Фундаментальные основы квантовой радиофизики

Фундаментальные основы квантовой радиофизики

(Квантовая электроника)

(2020)

1. Введение. Общие принципы описания системы “вещество + электромагнитное поле”.

2. Атомы и молекулы (классические модели) в поле электромагнитной волны. Электрическое дипольное приближение. Поляризационный отклик системы на внешнее воздействие.

Полуклассическая теория взаимодействия света с веществом.

3. Квантовая система в поле электромагнитной волны. Нестационарная теория возмущений (первый порядок теории возмущений). Однофотонные переходы. Вероятность перехода в единицу времени. Правила отбора. Переходы в континуум. Фотоионизация. Красная граница фотоэффекта.

4. Второй порядок теории возмущений и двухфотонные переходы. Правила отбора. Двухфотонные поглощение и испускание. Релеевское и комбинационное рассеяние.

5. Динамический эффект Штарка.

6. Понятие о многоквантовых переходах. Многофотонные поглощение и испускание. Многоквантовый фотоэффект. Надпороговая ионизация атомов. Генерация высоких гармоник лазерного ихлучения.

7. Линейная и нелинейная атомные восприимчивости. Сопоставление с классикой. Сила осциллятора. Правило сумм.

8. Электромагнитные переходы в молекулах.

9. Двухуровневая система в поле волны. Осцилляции Раби.

10. Недостаточносность полуклассического подхода к описанию взаимодействия света и вещества.

Квантовомеханическая теория взамодействия света с веществом.

11. Разложение поля на осцилляторы. Электромагнитное поле как совокупность полевых мод. Понятие о квантовом электромагнитном поле. Фотон. Операторы рождения и уничтожения.

12. Стационарные (фоковские), когерентные и «сжатые» состояния. Классическое электромагнитное поле в квантовой теории. Неклассические электромагнитные поля.

13. Взаимодействие атомной системы с квантовым электромагнитным полем. Однофотонные переходы. Спонтанный распад. Коэффициенты Эйнштейна спонтанного и вынужденного переходов и их связь. Естественная ширина линии.

14. Двухфотонные переходы.

15. Лэмбовский сдвиг. Опыты Лэмба – Ризерфорда и Хэнша.

16. Одно- и двухфотонные переходы в неклассическом электромагнитном поле.

17. Квантовая электродинамика в микрополости.

18. Одноатомный лазер.

Литература.

1. С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин, «Физическая оптика», М.: МГУ, 1998

2. Н.Б.Делоне, «Взаимодействие лазерного излучения с веществом», М.: Наука, 1989

3. Н.Б.Делоне, В.П.Крайнов, «Атом в сильном световом поле», М.: Энергоатомиздат, 1984

4. Д.Н.Клышко «Физические основы квантовой электроники», М.: Наука, 1986

5. Н.Б.Делоне, В.П.Крайнов «Основы нелинейной оптики атомарных газов», М.: Наука, 1986

6. Ю.А.Ильинский, Л.В.Келдыш, «Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом», М.: МГУ, 1989

7. А.М.Попов, О.В.Тихонова «Атомная физика», М.: Нобель-Пресс, 2013

8. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц «Квантовая механика. Нерелятивистская теория», М.: Наука, 1974

9. Д.Н.Клышко, «Фотоны и нелинейная оптика», М.: Наука, 1980