量子光学讲义
定价：￥75.00
作者： 于敏
出版时间：2025-09
最新印次日期：2025-1
出版社：北京大学出版社
- 北京大学出版社
- 9787301366257
- 1版
- 49269379-1
- 16开
- 2025-09
- 理学
- 物理学类
- 物理学类
- 研究生及以上
作者简介
内容简介
二十世纪七八十年代，全面禁止核实验迫在眉睫，而光与物质相互作用的研究成为科技突破关键，之后发展成熟起来的量子光学正是研究光和物质相互作用的基础学科.于敏先生顺势开展教学，尽显前瞻性。本书由他人根据于敏先生的授课讲义整理而成，考虑到讲义成稿时间早，为了便于阅读和保证知识体系、讲授逻辑等方面的完整性, 孙昌璞等科研工作者精心撰写了每一章的导读、补写遗失章节、增加附录，以帮助读者更好地理解和掌握于敏先生《量子光学》讲义的内容.
本书从高斯光束开始，引入了相干态、原子相干态、开式系统、量子热池、古典激光理论、相干脉冲传播、量子激光理论和光之相干性等内容，逻辑严谨、见解独到，取材多源于原始论文，尽显科学探索精神。
本书从高斯光束开始，引入了相干态、原子相干态、开式系统、量子热池、古典激光理论、相干脉冲传播、量子激光理论和光之相干性等内容，逻辑严谨、见解独到，取材多源于原始论文，尽显科学探索精神。
目录
第一章高斯光束………………………………………………………………………………………………………………………1
1.1 电磁场的模与态…………………………………………………………………………………………………………2
1.2 高斯光束(高斯模) ……………………………………………………………………………………………………4
1.3 厄米{ 高斯模………………………………………………………………………………………………………………6
1.4 高斯光束的传播…………………………………………………………………………………………………………7
附录1A 反射镜对高斯光束的变换……………………………………………………………………………9
第二章相干态……………………………………………………………………………………………………………………………13
2.1 自由空间中的电磁场的量子化………………………………………………………………………………14
2.2 福克态……………………………………………………………………………………………………………………………16
2.3 相干态……………………………………………………………………………………………………………………………18
2.4 相干态的性质………………………………………………………………………………………………………………19
2.5 相干态表示……………………………………………………………………………………………………………………24
2.6 多模相干态……………………………………………………………………………………………………………………29
附录2A 压缩态…………………………………………………………………………………………………………………31
第三章相干原子态…………………………………………………………………………………………………………………35
3.1 电磁场中原子的哈密顿量………………………………………………………………………………………36
3.2 电偶极近似……………………………………………………………………………………………………………………38
3.3 二能级原子……………………………………………………………………………………………………………………39
3.4 单原子运动方程…………………………………………………………………………………………………………41
3.4.1 海森伯表象…………………………………………………………………………………………………………41
3.4.2 薛定谔表象…………………………………………………………………………………………………………42
3.5 单原子与电磁场相互作用(一) ………………………………………………………………………………43
3.6 单原子与电磁场(外场) 相互作用(二) ………………………………………………………………44
3.7 多原子系统(一) || 狄克态…………………………………………………………………………………47
3.8 多原子系统(二) || 相干原子态………………………………………………………………………51
3.9 相干原子态表示和物理图像……………………………………………………………………………………54
附录3A 腔量子电动力学与J-C 模型………………………………………………………………………57
附录3B 从耦合谐振子到狄克模型……………………………………………………………………………59
思考题………………………………………………………………………………………………………………………………………61
第四章开式系统量子热池………………………………………………………………………………………………63
4.1 布朗运动与朗之万方程……………………………………………………………………………………………64
4.2 福克尔{ 普朗克方程…………………………………………………………………………………………………67
4.3 量子热池理论|| 海森伯表象……………………………………………………………………………69
4.4 量子热池理论|| 薛定谔表象, 约化密度矩阵……………………………………………76
附录4A 量子开式系统的波函数描述…………………………………………………………………………80
第五章古典激光理论……………………………………………………………………………………………………………85
5.1 引言…………………………………………………………………………………………………………………………………86
5.2 激光方程(兰姆方程) …………………………………………………………………………………………………87
5.3 单模理论…………………………………………………………………………………………………………………………90
5.4 多模竞争理论I || 双模………………………………………………………………………………………93
5.5 多模竞争理论II || 三模、锁模………………………………………………………………………98
附录5A 激光锁模……………………………………………………………………………………………………………￠100
5A.1 三模相干叠加………………………………………………………………………………………………￠100
5A.2 模牵引的效应………………………………………………………………………………………………￠102
5A.3 多个模式的锁模…………………………………………………………………………………………￠103
第六章相干脉冲传播|| 自诱导透明和超辐射……………………………………………………￠107
6.1 布洛赫{ 麦克斯韦方程…………………………………………………………………………………………￠108
6.2 BM 方程的不稳定性与混沌…………………………………………………………………………………￠109
6.3 速率方程近似……………………………………………………………………………………………………………￠111
6.4 面积定理………………………………………………………………………………………………………………………￠115
6.5 自诱导透明…………………………………………………………………………………………………………………￠120
6.6 超辐射…………………………………………………………………………………………………………………………￠124
6.7 回波………………………………………………………………………………………………………………………………￠129
附录6A 电磁诱导透明…………………………………………………………………………………………………￠130
附录6B 自旋回波……………………………………………………………………………………………………………￠136
第七章量子激光理论…………………………………………………………………………………………………………￠141
7.1 电磁场的约化密度矩阵…………………………………………………………………………………………￠142
7.2 物理意义………………………………………………………………………………………………………………………￠145
7.3 光子分布………………………………………………………………………………………………………………………￠147
7.3.1 线性近似……………………………………………………………………………………………………………￠147
7.3.2 非线性近似………………………………………………………………………………………………………￠148
7.4 过渡阶段………………………………………………………………………………………………………………………￠150
7.5 激光的固有线宽………………………………………………………………………………………………………￠152
7.6 相干态表示, 福克尔{ 普朗克方程……………………………………………………………………￠154
7.6.1 线性近似……………………………………………………………………………………………………………￠154
7.6.2 非线性近似………………………………………………………………………………………………………￠156
第八章光之相干性………………………………………………………………………………………………………………￠159
8.1 经典相干性…………………………………………………………………………………………………………………￠160
8.2 相干性的量子理论……………………………………………………………………………………………………￠162
8.2.1 单原子探测器……………………………………………………………………………………………………￠163
8.2.2 双原子探测器……………………………………………………………………………………………………￠164
8.2.3 量子关联函数……………………………………………………………………………………………………￠166
8.2.4 光子聚束与反聚束……………………………………………………………………………………………￠170
8.3 汉布里…布朗{ 特威斯实验与量子光学…………………………………………………………￠172
参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………………￠179
索引…………………………………………………………………………………………………………………………………………………￠181
1.1 电磁场的模与态…………………………………………………………………………………………………………2
1.2 高斯光束(高斯模) ……………………………………………………………………………………………………4
1.3 厄米{ 高斯模………………………………………………………………………………………………………………6
1.4 高斯光束的传播…………………………………………………………………………………………………………7
附录1A 反射镜对高斯光束的变换……………………………………………………………………………9
第二章相干态……………………………………………………………………………………………………………………………13
2.1 自由空间中的电磁场的量子化………………………………………………………………………………14
2.2 福克态……………………………………………………………………………………………………………………………16
2.3 相干态……………………………………………………………………………………………………………………………18
2.4 相干态的性质………………………………………………………………………………………………………………19
2.5 相干态表示……………………………………………………………………………………………………………………24
2.6 多模相干态……………………………………………………………………………………………………………………29
附录2A 压缩态…………………………………………………………………………………………………………………31
第三章相干原子态…………………………………………………………………………………………………………………35
3.1 电磁场中原子的哈密顿量………………………………………………………………………………………36
3.2 电偶极近似……………………………………………………………………………………………………………………38
3.3 二能级原子……………………………………………………………………………………………………………………39
3.4 单原子运动方程…………………………………………………………………………………………………………41
3.4.1 海森伯表象…………………………………………………………………………………………………………41
3.4.2 薛定谔表象…………………………………………………………………………………………………………42
3.5 单原子与电磁场相互作用(一) ………………………………………………………………………………43
3.6 单原子与电磁场(外场) 相互作用(二) ………………………………………………………………44
3.7 多原子系统(一) || 狄克态…………………………………………………………………………………47
3.8 多原子系统(二) || 相干原子态………………………………………………………………………51
3.9 相干原子态表示和物理图像……………………………………………………………………………………54
附录3A 腔量子电动力学与J-C 模型………………………………………………………………………57
附录3B 从耦合谐振子到狄克模型……………………………………………………………………………59
思考题………………………………………………………………………………………………………………………………………61
第四章开式系统量子热池………………………………………………………………………………………………63
4.1 布朗运动与朗之万方程……………………………………………………………………………………………64
4.2 福克尔{ 普朗克方程…………………………………………………………………………………………………67
4.3 量子热池理论|| 海森伯表象……………………………………………………………………………69
4.4 量子热池理论|| 薛定谔表象, 约化密度矩阵……………………………………………76
附录4A 量子开式系统的波函数描述…………………………………………………………………………80
第五章古典激光理论……………………………………………………………………………………………………………85
5.1 引言…………………………………………………………………………………………………………………………………86
5.2 激光方程(兰姆方程) …………………………………………………………………………………………………87
5.3 单模理论…………………………………………………………………………………………………………………………90
5.4 多模竞争理论I || 双模………………………………………………………………………………………93
5.5 多模竞争理论II || 三模、锁模………………………………………………………………………98
附录5A 激光锁模……………………………………………………………………………………………………………￠100
5A.1 三模相干叠加………………………………………………………………………………………………￠100
5A.2 模牵引的效应………………………………………………………………………………………………￠102
5A.3 多个模式的锁模…………………………………………………………………………………………￠103
第六章相干脉冲传播|| 自诱导透明和超辐射……………………………………………………￠107
6.1 布洛赫{ 麦克斯韦方程…………………………………………………………………………………………￠108
6.2 BM 方程的不稳定性与混沌…………………………………………………………………………………￠109
6.3 速率方程近似……………………………………………………………………………………………………………￠111
6.4 面积定理………………………………………………………………………………………………………………………￠115
6.5 自诱导透明…………………………………………………………………………………………………………………￠120
6.6 超辐射…………………………………………………………………………………………………………………………￠124
6.7 回波………………………………………………………………………………………………………………………………￠129
附录6A 电磁诱导透明…………………………………………………………………………………………………￠130
附录6B 自旋回波……………………………………………………………………………………………………………￠136
第七章量子激光理论…………………………………………………………………………………………………………￠141
7.1 电磁场的约化密度矩阵…………………………………………………………………………………………￠142
7.2 物理意义………………………………………………………………………………………………………………………￠145
7.3 光子分布………………………………………………………………………………………………………………………￠147
7.3.1 线性近似……………………………………………………………………………………………………………￠147
7.3.2 非线性近似………………………………………………………………………………………………………￠148
7.4 过渡阶段………………………………………………………………………………………………………………………￠150
7.5 激光的固有线宽………………………………………………………………………………………………………￠152
7.6 相干态表示, 福克尔{ 普朗克方程……………………………………………………………………￠154
7.6.1 线性近似……………………………………………………………………………………………………………￠154
7.6.2 非线性近似………………………………………………………………………………………………………￠156
第八章光之相干性………………………………………………………………………………………………………………￠159
8.1 经典相干性…………………………………………………………………………………………………………………￠160
8.2 相干性的量子理论……………………………………………………………………………………………………￠162
8.2.1 单原子探测器……………………………………………………………………………………………………￠163
8.2.2 双原子探测器……………………………………………………………………………………………………￠164
8.2.3 量子关联函数……………………………………………………………………………………………………￠166
8.2.4 光子聚束与反聚束……………………………………………………………………………………………￠170
8.3 汉布里…布朗{ 特威斯实验与量子光学…………………………………………………………￠172
参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………………￠179
索引…………………………………………………………………………………………………………………………………………………￠181
