Optică cuantică

Această intrare sau secțiune despre optică nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Această intrare pe subiectele opticii și mecanicii cuantice este doar o schiță . Contribuiți la îmbunătățirea acestuia în conformitate cu convențiile Wikipedia .

Optica cuantică este o ramură a fizicii care studiază interacțiunea luminii cu materia din punctul de vedere al mecanicii cuantice .

Istorie

Istoria opticii cuantice, desigur, începe cu formularea cu succes a cadrului conceptual cuantico-mecanic al secolului al XX-lea . Dorind să găsim un experiment de bază al opticii cuantice, ne putem aminti celebrul experiment al lui Young al fantei duble pentru interferența luminii, care va fi testul crucial pentru demonstrarea aspectului de undă al electronului și, prin urmare, al materiei. În realitate, studiul opticii cuantice va avea o mare dezvoltare începând cu anii șaizeci ai secolului al XX-lea, care datorită nașterii laserului , va fi posibil să se utilizeze și să se maximizeze o serie de proprietăți mecanice cuantice ale fasciculului laser. Studiul opticii cuantice va conduce inevitabil la studiul fenomenelor neliniare prin interacțiunea radiație-materie.

Descriere

Concepte cheie

Studiul opticii cuantice, dorind să urmeze o cale conceptuală care ia în considerare atât o hartă conceptuală, cât și o cale de dezvoltare istorică, poate fi rezumată spunând că ea începe de la studiul interacțiunii radiație-materie , aplicând formalismul mecanic cuantic. , tratând cuantificarea oscilatorului armonic și a atomului pe două niveluri pentru a trata apoi conceptul de coerență spațială și temporală, emisiile spontane și absorbțiile și emisiile stimulate și stările coerente și complexe numite stoarse.

Cu toate acestea, așa-numitele ecuații Maxwell-Bloch , spectroscopie coerentă , studiul cavităților laser și dinamica laserelor, aceleași statistici cuantice (operator de densitate, condensare Bose-Einstein în gaz atomic, sisteme de spin 1/2) și în final procesele de fotodetecție ale stării fotonice a interferenței cuantice și a stărilor mezoscopice ( încurcarea , teleportarea și informațiile cuantice). Din studiul opticii cuantice s-a născut o arie largă de studiu privind optica neliniară .

Alte concepte

Conform mecanicii cuantice , lumina poate fi considerată nu numai ca o undă electromagnetică , ci și ca un flux de particule, numite fotoni , care se deplasează cu viteza luminii în vid (de obicei notată cu c ).

Aceste particule nu pot fi considerate obiecte clasice (imaginea obișnuită este cea a bilelor de biliard), ci ca obiecte cuantice descrise de o funcție de undă extinsă pe o regiune finită a spațiului. Fiecare particulă are o energie egală cu ${\displaystyle \frac{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">h</span></span>}\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">c</span></span>}}{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\lambda </span></span>}}}${\ displaystyle {\ frac {hc} {\ lambda}}} , unde este ${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\lambda </span></span>}}${\ displaystyle \ lambda} este lungimea de undă a luminii și h este constanta lui Planck . Ipoteza cuantificării energiei luminii (de fapt a tuturor radiațiilor electromagnetice ), avansată de Planck în 1899 și descoperirea valabilității acestei ipoteze, prin explicația lui Einstein a efectului fotoelectric în 1905 sunt baza optică cuantică și rapid condusă pentru a specula posibilitatea realizării unei inversiuni a populației și realizarea consecventă a laserelor și maserelor .

Această utilizare a mecanicii statistice stă la baza majorității conceptelor din optica cuantică: lumina (radiația electromagnetică) este descrisă în termeni de operatori de câmp cuantic pentru crearea și distrugerea fotonilor, folosind astfel instrumentele electrodinamicii cuantice .

Elemente conexe

• Mecanica cuantică
• Fotonica
• Superradianță

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre optica cuantică

linkuri externe

• ( EN ) Quantum Optics , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica