Квантовата оптика - раздел оптика, статистически изследвания. свойства и леки области квантовата проява на тези свойства във взаимодействието на светлината с процеси значение. Понятието квантовата структура на радиация, въведена от М. Планк (М. Планк) през 1900. В областта светлина, както и всяка физическа атака. област, защото на квантовата своето естество е предмет на статистиката, т. е. неговото състояние се определя по вероятностен смисъл. С 60-те години. Той започна с интензивно изучаване на статистиката. Оптично свойства. Band Е - магнезий. лъчение, свързано с редица причини. Първо, развитието на лазери отвори възможността за образуване на леки области с разлагане. статистическа. свойства - принципно нова физ. обекти. (Pre-лазерни източници на светлина в тяхната статистическа свойствата на този шум генератор с Гаусово разпределение..) Освен това, квантовата процеса на производство спонтанно фотон е неизбежна източник на значителни колебания на полетата проучени от К. около. най-накрая, регистрация леки Фотодетекторите на - fotootschoty - е дискретна квантов случаен процес. В допълнение към тези фатални и специфичност. В продължение на около. квантовата стохастични съображения за светлинни полета могат да доведат до декември други, например. tehn. шум радиация генератори, разсейването на светлината в средата, и така нататък. п. Друг аспект на АК. Тя се намира в отношенията си с нелинейни оптика; От една страна, в нелинейна Opt. процеси е промяна на статистическата. свойствата на полето за светлина, а другият - статистика поле се отразява на потока на нелинейни процеси. Един от най-DOS. К. o.- задачи, за да се определи състоянието на терена на светлина. Нейното решение е практически възможно, само намалени. образуват дори и за монохромни. област, т. к. дори има безкраен брой степени на свобода, например. заявява, с произволен брой фотони. Поради тази причина, всъщност изследва специфични характеристики на областта на светлината, като тези, преподава във всяка статистическа. физика. VK наоколо. състояние на областта и на снимката го описва корелационните функции на колебанията. или полеви корелации.Всеки. Те се определят като квантово-механична. средните стойности на операторите на полеви (вж. също квантова теория на полето). Най-простите характеристики полеви са си гама и ср интензивност. Тези характеристики са открити от експериментите, например. светлинен интензитет - измерванията на фотоемисионна електрон скорост в PMT. На теория, тези количества са описани (без поляризация поле) поле корелатор в ром - Hermitian конюгат оператора електрически компоненти. полета
в пространство-време точка х = (г, т). Операторът се изразява - унищожение оператор (виж Втори квантуване.) Photon "к" -та режим поле Uk (R):
Съответно, тя се изразява в знак на оператор създаване <.> означава средно над квантовите състояния на областта, и ако се счита за неговото взаимодействие с значение, и след това състоянията на веществото. Само в определени случаи (например. В областта на Гаус) пълна информация за състоянието на терена се съдържа в корелатор G 1,1 (x1. X2). Като цяло, от подробно определение на корелацията на държавната сфера изисква познания. F-ции на по-високи поръчки (Нива). Образецът на корелационните функции, поради връзката му с регистрацията на усвояване на фотони, взети нормално нареди:
в рояк всички оператори за създаване н стоят от лявата страна на всички оператори на унищожение хектара Поръчка корелаторз се равнява на сумата от п + m. Почти успява да проучи корелационните функции на по-ниски поръчки. Най-често, това съотношение функция G 2,2 (х1, х2, .. X1, Х2), до позиция характеризира колебанията на интензитета на излъчване. Той се намира от експерименти върху обща сметка с два фотонни детектори. По същия начин се определя корелатор G N, N (х1, хп; .. Xn x1 ..) на регистрацията на фотони брои п приемници данни или абсорбция п-фотон. Определяне на G п, т с п Wm възможно само Оптически нелинейни. експерименти. При равновесно състояние условията са се променили размери корелаторз G д, т във времето изисква закона за запазване на енергията:
където w 6 оператори честотни хармоници съответно. По-специално, G2, л е намерена от схемата пространствен смущения trohvolnovogo взаимодействие в разрушаването и създаването на две фотони (вж. Взаимодействие на светлинните вълни). От особен интерес нестабилни корелатори представлява G 0,1 (х), който определя интензивността на квантовата областта. Големината | G 0,1 (х) | 2 дава стойността на интензивността на полето само в спец. случаи, особено за кохерентни полета. Един от най-Naib. пълни поле характеристики, определени експериментално, е функция на разпределението на пространство-време на броя импулси P (N, Т) - вероятността за точно п fotootschotov в Т. интервал от време Тази характеристика съдържа скрита информация корелатори произволно висок порядък. Идентификация на скритата информация, по-специално идентификация Fct разпределение интензитет радиационен източник, е предмет на т. Н. обратен фотон броене в К. на. Резултат -eksperiment фотон като основен квантов характер, които ясно явна когато откритото поле интензитет I не се колебае. Дори и в този случай, неговото действие причинява случайна последователност във времето fotootschotov разпределението на Поасон
където б - чувствителност характеристика на фотодетектор, т п .. неговата ефективност. . Тъй като реалната е невъзможно да се определи напълно състоянието на терена, обикновено се смята, че резултатите от експерименти, за да свидетелстват в полза на - л. на фокуса модели. Naib. разпространена сред тях К. наоколо. Те са модел на съгласуван радиация, топлинно излъчване. . Наслагване и nek- други характерни разлики между области често вече проявява в колебанията на интензитета определя от функцията нормализираната корелация: Стойност г (. X1, Х2) клони към 1 като разнообразие пространствено-времеви точки X1 и X2. което съответства на статистиката. fotootschotov независимост в тях. При комбиниране на точки Х1 = Х2 = х разлика г (х. X) на единица (г -1) характеризира нивото на колебанията на интензитета на излъчване, и се проявява в разликите на броя на съвпаденията fotootschotov получава чрез едновременно и независимо регистрация на двата детектори. Колебанията в интензивността на единична стойност поле режим характеризират
където средната стойност е удобен за извършване на щатите | п> (виж вектор на състоянието.) Плътност Matrix
в рояк-P - вероятността от областта на режим в състоянието с п фотони. За топлинното излъчване на вероятностите Pn набор от Bose - статистика на Айнщайн:
където ср броя на фотоните в режим е силно променливо поле, до-ветното г = 2. Тя се характеризира с поставяне. корелация г -1> 0 в едновременното откриване на две фотони. Такива интензитет колебания случаите, когато се нарича г> 1. в К. на. фотон усукване. Пример полета с нулева корелация г -1 = 0 представляват области, които са в т. Н. кохерентни състояния. са до ryh Това специално посветен на К. наоколо. клас на полета с nonfluctuating интензитет се генерира, например. класически движи електрически заряди. Съгласувано поле naib. просто е описано в т. н. P (а) -representation глауберова (вж. Quantum съгласуваност) .В този представителство
където
Експресия (**) може да се счита като съответстващ на класическата. израз за грам. в ром-Р (а) се счита за е-TION на амплитуда разпределение на класически. поле и винаги притежавани до P (а)> 0. Това води до състояние ж> 1, об. Д. Към възможностите на класическа. Само групиране на полета. Това се дължи на факта, че колебанията на интензитета на класическата. областта в същото време да предизвика една и съща fotootschotov промяна и в двете фото детектори. Съгласуван поле, както и класически квантова, са дадени вероятност плътност
г двумерен р-му в комплекс равнина а. Загрейте класически. характеризира поле пут. F-ЛИЗАЦИЯ (който описва групирането на тях). За квантовата полета P (а) - е-ТА е реален, но в границите на областта аргумент и това може да отнеме otritsat. стойност, то тогава е г. п. quasiprobability плътност. Статистиката fotootschotov области определят точния брой N> 1 на фотони в режим Рп = DNN (DNN - Kronecker символ) е по същество не-класически. За това състояние г = 1 - 1, / N. което съответства otritsat. съотношение: гр -1 <0. Такие случаи наз. в К. о. антигруппировкой фотонов, к-рую можно объяснить тем, что поглощение фотона одним из детекторов уменьшает вероятность фотоотсчёта в другом. Эффект антигруппировки наблюдается и в свете, резонансно рассеянном одним атомом. В этом случае регистрируемые кванты спонтанно рождаются в среднем через определ. интервалы времени и вероятность одноврем. рождения двух квантов равна нулю, что и даёт нулевую вероятность их одноврем. регистрации. Группировка и антигруппировка фотонов могут быть совместным свойством одного поля и могут проявиться как то или другое в зависимости от времени задержки между регистрацией фотоотсчётов двумя детекторами в эксперименте счёта совпадений. Группировка и антигруппировка фотонов проявляются и в виде отличия формы распределения числа отсчётов от распределения Пуассона (*), свойственного когерентным полям. Группировка проявляется в тенденции к сгущению фотоотсчётов, антигруппировка - в более равномерном, чем пуассоновское, распределении во времени. Исследование статистич. квантовых свойств излучения, таких, как, напр. группировка и антигруппировка, представляет не только самостоят. интерес, но и позволяет определить особенности физ. процессов в веществе, взаимодействующем с излучением. В К. о. наиб. широко исследуется статистика рассеянного света; изучается влияние состояния поля на нелинейные, в частности многофотонные процессы . К. о. находит всё более широкую область применения. Так, напр. в связи с проектированием оптич. системы для регистрации гравитац. волн и постановкой т. н. невозмущающих оптич. экспериментов, в к-рых уровень флуктуации, в т. ч. квантовых, сводится к минимуму, внимание исследователей привлекают такие состояния поля, наз. "сжатыми", в к-рых флуктуации интересующей величины (подобной интенсивности или фазе идеально стабилизированного лазера) могут быть в принципе сведены до нуля. Лит.: Г л а у б е р Р. Оптическая когерентность и статистика фотонов, в кн. Квантовая оптика и квантовая радиофизика, пер. с англ. и франц. М. 1966; Клаудер Д ж. Сударшан Э. Основы квантовой оптики, пер. с англ. М. 1970; Перина Я. Когерентность света. пер. с англ. М. 1974; Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов, под ред. Г, Камминса, Э. Пайка, пер. с англ. М. 1978; К л ы ш к о Д. Н. Фотоны и нелинейная оптика, М. 1980; Кросиньяни Б. Ди Порто П. Бертолотти М. Статистические свойства рассеянного света, пер. с англ. М. 1980. С. Г. Пржибельский.
Свързани статии