Преподаватель: д.ф.-м.н., проф. Попов Александр Михайлович
Семестр: 6 семестр (3 курс) бакалавриата
Нагрузка: 34 аудиторных часа
Программа курса
- Введение. Общие принципы описания системы “вещество + электромагнитное поле”.
- Атомы и молекулы (классические модели) в поле электромагнитной волны. Электрическое дипольное приближение. Поляризационный отклик системы на внешнее воздействие.
Полуклассическая теория взаимодействия света с веществом.
- Квантовая система в поле электромагнитной волны. Нестационарная теория возмущений (первый порядок теории возмущений). Однофотонные переходы. Вероятность перехода в единицу времени. Правила отбора. Переходы в континуум. Фотоионизация. Красная граница фотоэффекта.
- Второй порядок теории возмущений и двухфотонные переходы. Правила отбора. Двухфотонные поглощение и испускание. Релеевское и комбинационное рассеяние.
- Динамический эффект Штарка.
- Понятие о многоквантовых переходах. Многофотонные поглощение и испускание. Многоквантовый фотоэффект. Надпороговая ионизация атомов. Генерация высоких
гармоник лазерного излучения - Линейная и нелинейная атомные восприимчивости. Сопоставление с классикой. Сила осциллятора. Правило сумм.
- Электромагнитные переходы в молекулах.
- Двухуровневая система в поле волны. Осцилляции Раби.
- Недостаточность полуклассического подхода к описанию взаимодействия света и вещества.
Квантовомеханическая теория взамодействия света с веществом.
- Разложение поля на осцилляторы. Электромагнитное поле как совокупность полевых мод. Понятие о квантовом электромагнитном поле. Фотон. Операторы рождения и уничтожения.
- Стационарные (фоковские), когерентные и «сжатые» состояния. Классическое электромагнитное поле в квантовой теории. Неклассические электромагнитные поля.
- Взаимодействие атомной системы с квантовым электромагнитным полем. Однофотонные переходы. Спонтанный распад. Коэффициенты Эйнштейна спонтанного и вынужденного переходов и их связь. Естественная ширина линии.
- Двухфотонные переходы.
- Лэмбовский сдвиг. Опыты Лэмба – Ризерфорда и Хэнша.
- Одно- и двухфотонные переходы в неклассическом электромагнитном поле.
- Квантовая электродинамика в микрополости.
- Одноатомный лазер.
Литература
- С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин «Физическая оптика», М.: МГУ, 1998
- Н.Б.Делоне «Взаимодействие лазерного излучения с веществом», М.: Наука, 1989
- Н.Б.Делоне, В.П.Крайнов «Атом в сильном световом поле», М.: Энергоатомиздат, 1984
- Д.Н.Клышко «Физические основы квантовой электроники», М.: Наука, 1986
- Н.Б.Делоне, В.П.Крайнов «Основы нелинейной оптики атомарных газов», М.: Наука, 1986
- Ю.А.Ильинский, Л.В.Келдыш «Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом», М.: МГУ, 1989
- А.М.Попов, О.В.Тихонова «Атомная физика», М.: Нобель-Пресс, 2013
- Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц «Квантовая механика. Нерелятивистская теория», М.: Наука, 1974
- Д.Н.Клышко «Фотоны и нелинейная оптика», М.: Наука, 1980