» » » » » » » Optica cuantică

Optica cuantică

Laser-Doppler

Optica cuantică este un domeniu de cercetare care utilizează fizica semiclasică și mecanica cuantică pentru a investiga fenomene care implică lumina și interacțiunile sale cu materia la nivel submicroscopic.

Conform teoriei cuantice, lumina poate fi considerată nu numai ca o undă electromagnetică, dar, de asemenea, ca un „flux” de particule numite fotoni, care călătoresc cu viteza luminii, c, în vid. Aceste particule nu ar trebui considerate ca nişte bile de biliard clasice, ci particulele mecanice cuantice descrise de funcția de undă a distribuţiei pe o regiune finită.

Fiecare particulă poartă o cuantă de energie, egală cu hf, unde h este constanta lui Planck şi f este frecvența luminii. Această energie posedată de un singur foton corespunde exact tranziției între nivelele de energie discrete într-un atom (sau alt sistem) care a emis fotonul. Absorbția materială a unui foton este procesul invers. Explicația lui Einstein pentru emisia spontană a prezis, de asemenea, şi existența emisiei stimulate, principiul pe care se sprijină laserul. Cu toate acestea, invenția reală a maserului (și laserului), mulți ani mai târziu, a depins de o metodă de producere a inversării populației.

Utilizarea mecanicii statistice este fundamentală pentru conceptele de optică cuantică: Lumina este descrisă în termeni de operatori de câmp pentru crearea și anihilarea de fotoni – de exemplu, în limbajul electrodinamicii cuantice.

O stare des întâlnită a câmpului de lumină este starea coerentă, cum a fost introdusă de Roy J. Glauber în 1963 Această stare, care poate fi folosită pentru a descrie aproximativ ieșirea unui laser cu o singură frecvență mult peste pragul laserului, prezintă statistici cantitative pentru fotonii Poissonian. Prin anumite interacțiuni neliniare, o stare coerentă poate fi transformată într-o stare coerentă saturată, prin aplicarea unui operator de saturare care poate prezenta statistici super sau sub-fotonice Poissonian. O astfel de lumină se numește lumina saturată. Alte aspecte importante cuantice sunt legate de corelații ale statisticilor de fotoni între diferite fluxuri. De exemplu, conversia down spontană a parametrilor poate genera așa-numitele „fluxuri gemene”, unde (în mod ideal) fiecare foton al unui flux este asociat cu un foton din alt flux.

Atomii sunt consideraţi ca oscilatoare mecanice cuantice cu un spectru de energie discret, cu tranziția între stările proprii de energie determinate de absorbția sau emisia de lumină conform teoriei lui Einstein.

Pentru materia în stare solidă, se utilizează modele de bandă de energie dib fizica corpului solid. Acest lucru este important pentru înțelegerea modului în care lumina este detectată de către un dispozitiv solid, utilizat în mod obișnuit în experimente.

Electronica cuantică

Electronica cuantică este un termen care a fost folosit în principal între anii 1950 și 1970, pentru a indica zona fizicii care se ocupă cu efectele mecanicii cuantice asupra comportamentului electronilor din materie, împreună cu interacțiunile lor cu fotonii. Astăzi, ea este rareori considerată un sub-domeniu de sine stătător, și a fost absorbită de alte domenii. Fizica corpului solid ia în considerare adesea mecanica cuantică, și se preocupă de obicei de electroni. Aplicații specifice mecanicii cuantice în electronică sunt cercetate în fizica semiconductorilor. Termenul a cuprins, de asemenea, procesele de bază ale funcționării cu laser, care este studiat în prezent ca un subiect în optica cuantică. Utilizarea termenului s-a suprapus în lucrările timpurii cu efectul cuantic Hall și automatizarea celulară cuantică.

Traducere din Wikipedia

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *