Квантовата оптика
Квантовата оптика - оптика раздел изучаване на квантовите свойства на светлината. Можем да кажем, че квантовата оптика - е квантова физика на светлината. Интересът към квантовата оптика се появява в първата половина на 20 век. но най-вече на бързото развитие на тази област на науката, получена в края на 20-ти век. когато физиците са се научили да се подготвят специални състояния на светлината - така наречения некласически светлина. Сега некласически светлина се използва успешно в областта на метрологията, спектроскопия, се използва за точни измервания, както и за предаване на секретна информация. В допълнение, подходи и методи на квантовата оптика може значително да допълват информацията, която те дават различни измервания, свързани с излъчването и поглъщането на светлината.
Тя е за света, или по-скоро, за електромагнитното поле, бе предложен за първи път идеята за квантова описанието. Тази идея беше предложена през 1900 г. от Макс Планк. се предполага, че светлинната емисия се появява на порции - кванти. Това предложение изглежда много парадокс, но това е полезен за целия клон на оптика. Възможно е да се обясни формата на емисионния спектър на отопляеми тела, които не могат да бъдат обяснени по-рано. Предишните опити за изчисляване на спектъра на лъчението довели до факта, че при ниски дължини на вълната, т.е. в ултравиолетовата част на спектъра, има безкрайно големи стойности - отклонение. Разбира се, в експеримента не са наблюдавани различия и да несъответствието между теория и експеримент е наречен "ултравиолетова катастрофа." Предположението, че светлинната емисия се среща в части, оставя се да се отстрани различията в теоретично изчислено спектрите и по този начин отърви физиката на "ултравиолетова катастрофа."
Освен спектрите емисия на друг неясен място е по физика, а именно, феномена на фотоелектричния ефект (вж. Фотоелектричния ефект). Не е ясно защо на кинетичната енергия на електроните, изхвърлени от метал светлината зависи от честотата на светлината. Освен това, не светлина с достатъчно ниска честота обикновено могат да причинят фотоелектричния ефект. Тъй като ниската честота на светлината съответства на червената част на спектъра, този феномен се нарича червен ръб на фотоефект. През 1905 г. Алберт Айнщайн използва, за да обясни фотоелектричния ефект квантовата хипотеза. идея на Айнщайн е, че всеки електрон отива в една единствена част от енергията - един размер. И ако енергията на кванта е малък, той просто не разполага с изход електрона от метала. Въз основа на тази идея, Айнщайн разработена теорията на фотоелектричния ефект, който е добре потвърдено от експериментални данни.
Сега се оказа, че светлината се излъчва и поглъща на порции. Това предизвика Айнщайн предположи, че светлината винаги има дискретна структура. Тази прекрасна идея е само една хипотеза: поради факта, че поглъщане и излъчване на светлина се появява на порции, от това не следва, че светлината и съществува само в порции. Но тази идея оправдава името "квантовата оптика", както и че с развитието на квантовата оптика са по-убедителни аргументи в полза на квантовата природа на светлината.
Частици или вълни?
В началото на 20 век. кванти на светлината започва да се нарича фотони, и то скоро се превръща в обща декларация: ". Светлината се състои от фотони" Имаше представяне на светлина като телца поток т. Е. частици. Въпреки това, феномените на вълни, наблюдавани за светлината, например, смущения и дифракция, не могат да бъдат обяснени по отношение на еритроцитите структурата на светлина. Оказа се, че светлината, и като цяло електромагнитно излъчване - вълна и в същото време поток от частици (виж квантовата механика.). Съгласувайте тези две гледни точки позволи развитието на средата на 20 век. квантов подход към описанието на света. От гледна точка на този подход, електромагнитното поле може да бъде в различни квантови състояния. В този случай има само един специален клас от държави с определен брой фотони - Фок гласи, на името на Фок. Следователно, изразът "светлината се състои от фотони" не трябва да се приема буквално - например, светлината може да бъде в такова състояние, че вероятността от 99%, не съдържа фотони, и с 1% вероятност, че съдържа две фотони. Това е една от разликите фотона от други елементарни частици - например, броят на електроните в ограничен обем определени доста точно и може да се определи чрез измерване на общия заряд и разделяне на заряд на един електрон. Броят на фотони в определено количество пространство за известно време, може да бъде измерена точно в много редки случаи, а именно само когато светлината е в страните Фок. раздел А квантовата оптика, посветена на различни методи за получаване на светлината в различни квантови състояния, по-специално, получаването на светлина в Фок посочва, е важен и не винаги е възможно задача.
Twiss - Браун експеримент.
Единични и корелират фотони. Може ли да има не-квантова физика на светлината? Разбира се, да, и в повечето случаи оптични явления могат да бъдат обяснени без помощта на квантовата теория. Но има много случаи, в които това не е така, когато vazhnao вземе предвид квантовата природа на светлината.
Некласически светлина.
Опитите с лека откриване с групата и antibunching фотоните наистина се оказаха на фотон структурата на светлината, и те могат да се считат за "недвижими kvantovoopticheskimi" експерименти. Но и в двата случая, светлината се получава в специални квантови състояния с определен брой фотони. В експериментите от първия тип записва дву-фотонно светлина, в експериментите от втория вид - единичен фотон светлина. По този начин, отново, може да се заключи, че само в специални състояния на леки изложби свойства, които не могат да бъдат обяснени с класически позиции. Такива състояния се наричат некласически светлина.
В две фотон светлина има и друго забележително свойство. Оказа се, че тази светлина може да се използва за експериментална проверка на основните идеи на квантовата механика - (. Виж неравенство Бел) идеята на вероятностни поведението на отделните квантови частици.
Свързани статии