مفاهیم اپتیک کوانتومی

طبق تئوری کوانتومی ، نور نه تنها ممکن است به عنوان یک موج الکترو مغناطیسی بلکه همچنین به عنوان "جریان" ذرات به نام فوتونهایی که با c حرکت می کنند ، سرعت خلاء نور در نظر گرفته شود. این ذرات را نباید به عنوان توپ های بیلیارد کلاسیک در نظر گرفت ، بلکه به عنوان ذرات مکانیکی کوانتومی که توسط یک عملکرد موج توصیف می شود در یک منطقه محدود پخش می شود.

  

هر ذره یک کوانتوم انرژی ، برابر با Hf دارد ، که در آن h ثابت پلانک است و f فرکانس نور است. این انرژی در اختیار یک فوتون منفرد دقیقاً با انتقال بین سطح انرژی گسسته در یک اتم (یا سیستم دیگری) که فوتون ساطع می کند ، مطابقت دارد. جذب مواد فوتون فرایند معکوس است. توضیحات انیشتین در مورد انتشار خودبخودی نیز وجود انتشار تحریک شده را پیش بینی می کند ، اصولی که لیزر بر آن استوار است. با این حال ، اختراع واقعی میزرر (و لیزر) سالها بعد به روش تولید یک وارونگی جمعیت بستگی داشت.

استفاده از مکانیک آماری برای مفاهیم اپتیک کوانتومی بسیار اساسی است: نور برای ایجاد و نابودی فوتونها از نظر اپراتورهای میدانی توصیف شده است. به زبان الکترودینامیک کوانتومی.

حالت نوری که مرتباً با آن روبرو می شویم ، وضعیت منسجم است ، همانطور که EC George George در سال 1960 معرفی کرده است. این حالت که می تواند برای توصیف خروجی یک لیزر تک فرکانس در بالای آستانه لیزر استفاده کند ، شماره فوتون پواسونیان را نشان می دهد. آمار. از طریق فعل و انفعالات غیر خطی خاص ، با استفاده از یک اپراتور فشرده شده که می تواند آمار فوتون فوق یا زیر پواسونیایی را نشان دهد ، می توان یک حالت منسجم را به حالت منسجم فشرده تبدیل کرد. چنین نوری را نور فشرده می نامند. سایر جنبه های کوانتومی مهم دیگر مربوط به ارتباط آمار فوتون بین پرتوهای مختلف است. به عنوان مثال ، تبدیل به پایین پارامتری خود به خودی می تواند به اصطلاح "پرتوهای دوقلوی" ایجاد کند ، جایی که (در حالت ایده آل) هر فوتون از یک پرتو با یک فوتون در پرتو دیگر مرتبط است.

اتمها به عنوان نوسان سازهای مکانیکی کوانتومی با طیف انرژی گسسته در نظر گرفته می شوند ، با انتقال بین اشیاء انرژی توسط جذب یا انتشار نور مطابق نظریه انیشتین هدایت می شود.

برای ماده جامد ، از مدل های باند انرژی فیزیک حالت جامد استفاده می شود. این مهم برای درک چگونگی تشخیص نور توسط دستگاههای حالت جامد است که معمولاً در آزمایشات مورد استفاده قرار می گیرد.