Лазерная электродинамика, Элементарные и когерентные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом, Быков А.В., 2006

Лазерная электродинамика, Элементарные и когерентные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом, Быков А.В., 2006.
   Цель книги - дать углубленное понимание свойств лазерного излучения, условий его возникновения и взаимодействия его с веществом. В целом эту проблематику можно характеризовать словами «лазерная электродинамика». В предлагаемой книге рассмотрены две основные темы - элементарные излучательные процессы, связанные с начальными этапами возникновения лазерного излучения, и коллективные явления, связанные с формированием когерентности, а также с генерацией различных макроскопических квантовых состояний излучения. Рассмотрены также некоторые вопросы, связанные с появлением высококогерентного лазерного излучения, — детектирование слабых сигналов, движение макроскопических тел, дробные заряды и фотоны и др. Книга может быть полезна для специалистов в области лазерной физики, а также для студентов и аспирантов, ориентированных на лазерную физику и близкие вопросы.

Логические основы аппарата квантовой теории.
Становление квантовой механики было героическим периодом в развития физики. Такие периоды не единичны в истории науки. Как правило, они бывают связаны с такими ситуациями в науке, когда накопившиеся противоречия в существующих воззрениях требуют обобщений, выходящих за рамки этих воззрений. Необходимый при этом переход от частных противоречий к общим законам, как и всякий переход от частного к общему, обычно бывает очень трудным. Подобные революционные периоды сменяются более продолжительными периодами спокойного развития, периодами получения из установленных законов различных частных следствий. Разумеется, подобное разделение на периоды в значительной мере условно; периоды взаимопроникают. Каждое время характеризуется как получением более общих законов из накопившихся противоречий и новых экспериментальных фактов, так и изучением частных следствий из уже установленных законов. По существу, более точно утверждение, что между этими двумя направлениями работы проходит граница между фундаментальными и прикладными исследованиями, столь часто обсуждаемая в последнее время.
Нам нет необходимости детально повторять ход становления квантовой механики. Мы будем опираться на уже установленные законы. Однако мы покажем как преемственность квантовой механики по отношению к классической, так и ее отличие от последней. Важно подчеркнуть, что квантовую механику нельзя вывести из классической; классическую же механику посредством некоторого предельного перехода получить из квантовой можно, хотя такой переход не прост (см. Гл. 6).
Оглавление
Введение
Глава 1. Основы квантовой теории процесса излучения
1. Логические основы аппарата квантовой теории
1.1. Уравнения движения
1.2. Соотношение неопределенностей
1.3. Координатное представление
2. Взаимодействие квантовой системы с излучением
2.1. Взаимодействие атомного электрона с электромагнитным полем
2.2. Динамика квантовой системы, взаимодействующей с излучением
3. Пакетное представление поля излучения
3.1. Распределенное представление поля
3.2. Локализованный волновой пакет
3.3. Электромагнитное поле как совокупность квантованных волновых пакетов
3.4. Пример
Литература
Глава 2. Гармонический осциллятор
1. Классический гармонический осциллятор
1.1. Диффузия фазы
2. Квантовый гармонический осциллятор
2.1. Гамильтониан квантового гармонического осциллятор
2.2. Когерентное состояние
3. Когерентное состояние с медленно диффундирующей фазой
3.1. Теорема Глаубера
3.2. Диффузия фазы
4. Сжатые состояния
4.1. Основные свойства сжатых состояний
4.2. Возбуждение сжатых состояний. Параметрический резонанс
4.3. Возбуждение сжатых состояний — эксперимент
4.4. Возможные применения сжатого света
4.5. Заключение
Литература
Глава 3. Элементарные излучательные процессы
1. Спонтанное излучение в свободном пространстве и метод резольвенты
1.1. Теория возмущений для резольвенты
1.2. Спонтанное излучение возбужденного атома в свободном пространстве
2. Форма гамильтониана и начальные условия в излучательных задачах
2.1. Введение
2.2. Преобразование электрического поля
2.3. Мгновенное возбуждение атома, природа поля Р(r,х)
2.4. Каноническое преобразование Пауэра и Циенау
2.5. Спектры фотонов при расчетах с разными гамильтонианами, результат Лэмба-Резерфорда
2.6. Заключение
3. Перенос возбуждения между атомами
3.1. Постановка задачи
3.2. Характеристическая функция электромагнитного поля
3.3. Перенос возбуждения между атомами
3.4. Энергия атома-детектора
3.5. Заключение
4. Излучение в резонаторах и волноводах
4.1. Спонтанное излучение в резонаторе
4.2. Непрерывный спектр
4.3. Квантование электромагнитных волн в волноводе
4.4. Распад возбужденного состояния атома в волноводе
4.5. Предельный переход от дискретного спектра к непрерывному
4.6. Заключение
5. Спонтанное излучение в средах с полосным спектром
5.1. Периодическая структура
5.2. Спонтанное излучение в периодической структуре
5.3. Распад возбужденного состояния
5.4. Динамическое состояние
5.5. Распределение электромагнитной энергии в динамическом состоянии
5.6. Энергия динамического состояния
5.7. Заключение
Приложение 1. Свободные колебания упругого диполя, расположенного в периодической структуре
Литература
Глава 4. Когерентные явления
1. Особенности интерференции неклассических световых пучков
1.1. Зависимые и независимые световые пучки
1.2. Когерентность
2. Суперпозиционные атомы и лазерная генерация
2.1. Введение
2.2. Интенсивность генерируемого излучения и среднее значение напряженности электрического поля
2.3. Модель
2.4. Вклад отдельных атомов в полевую матрицу плотности
2.5. Суммирование вкладов в полевую матрицу плотности от многих атомов
2.6. Стационарное решение, нулевой порядок
2.7. Недиагональные матричные элементы
2.8. Суперпозиционный атом и внешнее поле
2.9. Заключение
Приложение 1. Коммутаторы, следы коммутаторов, матричные элементы
Приложение 2. Синфазные и противофазные активные атомы
3. Происхождение суперпозиционных атомов и квантовое состояние кулонова поля
3.1. Введение
3.2. Условие Лоренца
3.3. Базисные состояния компонент потенциалов
3.4. Квантовое состояние кулонова поля
3.5. Заключение
Приложение 1. О калибровках
Приложение 2. Релятивистское преобразование полей
Приложение 3. Координатное представление для состояния |v|.
Приложение 4. Условие Лоренца как результат эволюции
Приложение 5. Об определении вакуума свободного электромагнитного поля
4. Сжатый свет, коэффициенты сжатия, невырожденный режим
4.1. Невырожденный параметрический генератор
4.2. Буферное возбуждение параметрического генератора
Литература
Глава 5. Детектирование излучения
1. Фотоотсчеты и кулонова неустойчивость электронного потока в вакуумных приемниках излучения
1.1. Фотоотсчет как физическое явление, проблема фотоотсчетов с современных позиций
1.2. Фотон с точки зрения квантовой электродинамики
1.3. Фотоэффект и локализация электронов
1.4. Фотоотсчеты как проявление кулоновой неустойчивости слабого электронного потока
1.5. Возможности экспериментального наблюдения одноэлектронных сгустков в вакуумных устройствах
2. Лазерное детектирование оптических сигналов
2.1. Лазерное детектирование — принцип действия
2.2. Малое время отклика детектора на внешний сигнал — релаксация несущественна
2.3. Большое время отклика детектора на принимаемый сигнал, учет фазовой релаксации
2.4. Заключение
Приложение 1. Сферически симметричный разлет электронного сгустка
Приложение 2. Движение электронного волнового пакета в электромагнитном поле
Литература
Глава 6. Неклассический (сжатый) свет и квантовое описание движения макроскопических тел
1. Квантовое описание движения макроскопических тел
1.1. Равномерное и прямолинейное движение макроскопического тела массы m в свободном пространстве со скоростью v
1.2. Механический осциллятор
1.3. Макроскопическое тело в гравитационном поле
2. Макроскопические тела в распределенных состояниях и невозмущающее измерение их положения
2.1. Особенности наблюдения
2.2. Квантовое зондирование макроскопических тел
3. Почему нет макроскопических тел в распределенных состояниях.
4. Заключение
Литература
Глава 7. Дробный заряд, дробный фотон — новые тенденции в фундаментальной электронике
1. Обзор публикаций по дробным зарядам и дробным фотонам
2. Рассеяние света продуктами диссоциации молекулярного иона Н2+
Литература.