Лекции по квантовой радиофизике, Ханин Я.И., 2005

Лекции по квантовой радиофизике, Ханин Я.И., 2005.

   Изложены теоретические основы квантовой радиофизики. Приведена формулировка квантовой механики на языке матрицы плотности, рассмотрена квантовая теория электромагнитного поля, квантовая теория излучения и поглощения электромагнитных волк веществом, включая элементы нелинейной оптики, а также квантовая теория релаксации. Подробно рассмотрен стационарный отклик двухуровневой квантовой системы на заданное электромагнитное поле, а также дано описание основных нестационарных эффектов лазерной оптики (нутации, самоиндуцированная прозрачность, оптическое эхо и др.). Изложены принципы действия лазеров, дается обзор наиболее распространенных типов лазеров. Для трех- и четырехуровневых активных сред рассмотрен переход к эквивалентному двухуровневому описанию. Приведена полуклассическая самосогласованная система уравнений лазера, обсуждается ее упрощение в балансном приближении, рассмотрены динамические характеристики одномодовых лазеров.
Книга предназначена для студентов и аспирантов радиофизических и оптических специальностей, а также специалистов в области квантовой электроники и лазерной физики.




Фотоны.
Исходя из классической картины, мы пришли к квантовому представлению электромагнитного поля в виде набора радиационных осцилляторов. Отметим существенную особенность такого подхода: изучаемый объект описывается волновой функцией (определенной в пространстве обобщенных координат, каковыми являются амплитуды радиационных осцилляторов), которая дает эволюцию во времени состояния именно этого выделенного объекта. Так проявляется характерная черта нерелятивистской квантовой теории: система не исчезает и не возникает вновь, а лишь меняет свое состояние. Электрон может двигаться в пространстве, менять свою энергию, рекомбинировать с ионом, но при этом он остается электроном. Процессы аннигиляции и рождения электронно-позитронных пар в нерелятивистской теории отсутствуют.

Можно, однако, подойти к делу с других позиций и следить не за эволюцией системы, а за эволюцией определенных состояний, выбрав в качестве динамической переменной число частиц в этих состояниях. Такое описание носит название представления чисел заполнения. В рамках такого подхода в теории и возникает понятие фотона как элементарного возбуждения радиационного осциллятора. Оно особенно привлекательно в том случае, когда речь идет о бозе-частицах, число которых в фиксированном состоянии не ограничено какими-либо запретами. Для ферми-частиц справедлив, как известно, принцип Паули, запрещающий пребывание более чем одной частицы в каждом состоянии.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Тот самый Ханин (воспоминания об Учителе).
Введение.
Часть первая. Квантовая теория излучения
Глава 1. Квантовые уравнения движения физических систем.
1.1. Основные постулаты квантовой механики.
1.2. Принцип дополнительности и соотношения неопределенности.
1.3. Чистые и смешанные состояния. Матрица плотности.
1.4. Дираковская формулировка квантовой механики.
1.5. Представления Шредингера, Гейзенберга и представление взаимодействия.
1.6. Дифференцирование операторов по времени.
Глава 2. Квантовая теория электромагнитного поля.
2.1. Общие правила квантования физических систем. Канонические переменные.
2.2. Квантовая теория электромагнитного поля без источников.
2.3. Свойства радиационных осцилляторов.
2.4. Фотоны.
2.5. Вторичное квантование.
2.6. Когерентные состояния.
2.7. Условие применимости классического описания поля.
2.8. Взаимодействие электромагнитного поля с веществом.
Глава 3. Эволюция квантовых систем во времени.
3.1. Общие положения. Методы теории возмущений.
3.2. Вероятность радиационного перехода.
3.3. Поглощение излучения атомом.
3.4. Индуцированное и спонтанное излучение.
3.5. Естественная ширина линии. Теория Вигнера — Вайскопфа.
3.6. Правила отбора для электродипольного, магнитодипольного и квадрупольного переходов.
Глава 4. Многоквантовые процессы. Элементы нелинейной оптики.
4.1. Классификация многоквантовых процессов.
4.2. Вероятность двухфотонного перехода в единицу времени. Составные матричные элементы.
4.3. Двухфотонное поглощение.
4.4. Правила отбора при двухфотонных переходах.
4.5. Двухфотонное поглощение лазерного излучения.
4.6. Физические применения метода двухфотонного поглощения.
4.7. Двухфотонное излучение.
4.8. Комбинационное рассеяние.
4.9. Когерентные трехфотонные процессы.
Глава 5. Квантовая теория релаксации.
5.1. Динамическая и диссипативная системы.
5.2. Квантовые кинетические уравнения.
5.3. Полуклассические уравнения.
Часть вторая. Двухуровневая система в заданном поле.
Глава 6. Уравнения дипольной системы.
6.1. Электродипольный переход.
6.2. Магнитодипольный переход.
6.3. Укороченные материальные уравнения.
Глава 7. Стационарное состояние дипольной системы, взаимодействующей с заданным электромагнитным полем.
7.1. Восприимчивость.
7.2. Мощность электромагнитного поля, поглощаемая дипольной системой.
7.3. Связь между восприимчивостью и вероятностью индуцированного перехода.
Глава 8. Нестационарные процессы в дипольной системе, помещенной в заданное электромагнитное поле.
8.1. Нутации в отсутствие расстройки.
8.2. Нутации при наличии расстройки.
8.3. п- и 2п-импульсы.
8.4. Адиабатическое быстрое прохождение резонанса.
8.5. Насыщение в неоднородно уширенной двухуровневой системе.
8.6. Спиновое эхо.
8.7. Кросс-релаксация.
Часть третья. Физика лазеров.
Глава 9. Общие сведения о квантовых генераторах.
9.1. Принцип действия и его реальные воплощения.
9.1.1. Индуцированные и спонтанные переходы.
9.1.2. Методы создания инверсного распределения населенностей.
9.1.3. Усиление в квантовых системах без инверсии населенностей.
9.2. Нестационарные процессы в лазерах.
9.2.1. Динамические свойства лазера и их связь с релаксационными параметрами.
9.2.2. Распространенные типы лазеров.
9.2.3. Некоторые экспериментальные факты.
Глава 10. Базовые уравнения динамической теории лазера.
10.1. Уравнения электромагнитного поля.
10.1.1. Волновое уравнение.
10.1.2. Модовый подход.
10.1.3. Уравнения для поля в кольцевом резонаторе.
10.2. Материальные уравнения.
10.2.1. Квантовые кинетические уравнения.
10.2.2. Двухуровневая среда.
10.2.3. Трех- и четырехуровневые среды; переход к эквивалентному двухуровневому описанию.
10.3. Самосогласованная полуклассическая система уравнений лазера.
Глава 11. Одномодовые лазеры.
11.1. Динамические модели однородно уширенных лазеров.
11.1.1. Уравнения для квадратичных величин.
11.1.2. Адиабатическое исключение поляризации; балансные уравнения одномодового лазера.
11.2. Динамические характеристики одномодовых лазеров класса В.
11.2.1. Стационарные состояния и релаксационные колебания.
11.2.2. Фазовый портрет лазера; характеристики пичков свободной генерации.
11.2.3. Энергетические характеристики.
Список литературы.
Вопросы.
Приложение. Проблемы избыточного шума и адекватные модели лазеров. Я. И. Ханин.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Лекции по квантовой радиофизике, Ханин Я.И., 2005 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - djvu - Яндекс.Диск.




Хештеги: #учебник по физике :: #физика :: #Ханин :: #радиофизика