Введение в физическую и квантовую оптику
- Излучение электромагнитных волн
- Векторный и скалярный потенциалы электромагнитного поля. Поперечная (кулоновская) и лоренцевская калибровки. Неоднородное волновое уравнение
- Решение однородного волнового уравнения: плоская волна, её поперечность
- Решение неоднородного волнового уравнения в вакууме. Запаздывающие потенциалы
- Поле точечного движущегося заряда
- Спектральное разложение запаздывающих потенциалов
- Поле линейного электрического диполя в дальней зоне. Интенсивность дипольного излучения
- Излучение диполя на ближних расстояниях
- Разложение поля по мультиполям. Представление через сферические функции
- Магнитное дипольное и электрическое квадрупольное излучение
- Элементарная теория дисперсии
- Приближённый вывод формулы Лорентц-Лоренца. Теорема погашения Эвальда-Озеена и точный вывод формулы Лорентц-Лоренца.
- Вывод дисперсионной формулы классической электродинамики на примере осциллятора во внешнем поле. Нормальная и аномальная дисперсия. Комплексный показатель преломления и коэффициент затухания. Диэлектрическая проницаемость металлов и плазмы.
- Уравнения переменного поля в металлах. Глубина скин-слоя в оптическом диапазоне длин волн. Идеальный проводник.
- Основы теории рассеяния света
- Рассеяние и поглощение электромагнитных волн на макроскопических частицах (сечения рассеяния и поглощения на шарике малого радиуса, a<<λ).
- Рассеяние света на флуктуациях плотности среды. Теория Эйнштейна. Рассеяние Мандельштама-Бриллюэна.
- Коэффициенты рассеяния и экстинкции света. Оптическая теорема.
- Основы точной теории рассеяния света на шаре (теория Ми).
- Моды шепчущей галереи.
- Распространение света и теория дифракции
- Принцип Гюйгенса-Френеля. Интеграл Кирхгофа. Принцип Бабинэ. Сечение экстинкции тела в области λ<< a<< r.
- Точное решение задачи дифракции на краю идеально проводящего клина. Дифракция на плоских идеально проводящих экранах.
- Электромагнитный принцип Бабине (теорема Мандельштама-Леонтовича).
- Параболическое уравнение. Приближение квазиоптики. Дифракция и фокусировка гауссова пучка. Продольные моды резонатора со сферическими зеркалами и условие устойчивости резонатора. Астигматичный гауссов пучок. Основы матричной оптики. Поля Eи H в гауссовом пучке.
- Эрмит-Гауссов пучок. Высшие поперечные моды резонатора. Вырожденные моды.
- Лагерр-Гауссов пучок. Конфокальный резонатор. Форма и параметры Лагерр-Гауссова пучка.
- Электромагнитные волны в резонаторах и волноводах
- Стоячие электромагнитные волны в резонаторах. Собственные частоты колебаний в резонаторах (на примере прямоугольного резонатора).
- Распространение ТМ и ТЕ волн в волноводах. Критический радиус волновода. Нижняя граница частот для распространения волн в волноводах (эффект отсечки). Главная волна. Волноводы прямоугольного и круглого сечения.
- Фазовая и групповая скорость света
- Преобразование светового импульса при прохождении среды. Интеграл Дюамеля. Групповая скорость в средах с дисперсией первого порядка.
- Дисперсия групповых скоростей. Спектрон. Эффекты остановки и хранения света. Отрицательная групповая скорость.
- Квантование электромагнитного поля
- Гамильтониан и энергия свободного электромагнитного поля. Разложение поля по плоским волнам.
- Канонические уравнения движения. Операторы рождения и уничтожения фотонов.
- Фотоны. Статистика Бозе-Эйнштейна. Классические и квантовые свойства света.
- Спин и чётность фотонов. Типы фотонов. Спиральность.
- Фоковские, когерентные и сжатые состояния света
- Способы описания и основные свойства
- Генерация сжатого света
- Пуассоновская и субпуассоновская статистики
- Квантово-электродинамические эффекты
- Спонтанное и вынужденное излучение. Эффект Парселла
- Вакуумные флуктуации. Лэмбовский сдвиг. Эффект Казимира.
- Взаимодействие атома с полем
- Двухуровневый атом во внешнем поле. Уравнения Блоха. Осцилляции Раби.
- Отклик атома на воздействие лазерного импульса (Pi и 2Pi импульсы).
Список основной литературы
- С.А. Ахманов, C.Ю. Никитин, Физическая оптика, М.: Изд-во МГУ; Наука 2004
- М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики (Наука, Москва, 1973): главы 1, 2, 13.
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория поля (Наука, Москва, 1973).
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред (Наука, Москва, 1982): §92, 93, 120.
- В.Б. Берестецкий, Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. Квантовая электродинамика. §6, 8, 46, 50.
- Л.А. Вайнштейн. Электромагнитные волны (Изд. “Советское радио”, Москва, 1957).
- К. Борен, Д. Хафмен. Поглощение и рассеяние света малыми частицами (М.: Мир, 1986).
- Д. Маркузе. Оптические волноводы (Мир, Москва, 1974).
- И.И. Собельман. К теории рассеяния света в газах. Успехи физ. наук. том 172, № 1, сс. 85–90 (2002).
- Л. Новотный, Б. Хехт, Основы нанооптики, Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 2009.
- И.Е. Тамм. Основы теории электричества. (Наука, Москва, 1989): §99.
- L. Barnes, A. Dereux, T.W. Ebbesen. Surface plasmon subwavelength optics. Nature, Vol. 424, p. 824 (2003).
- А.Н. Ораевский. Волны шепчущей галереи. Квантовая электроника, 32, № 5 (2002).
- А.Н. Ораевский. Спонтанное излучение в резонаторе. УФН, 64, №4, с.415 (1994).
- В.П. Быков, О.О. Силичев, Лазерные резонаторы, Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2003.
- O. Kocharovskaya, Y. Rostovtsev, M.O. Scully, Stopping Light via Hot Atoms. Phys. Rev. Lett. Vol. 86, No. 4, p. 628 (2001).
- D. F. Phillips, A. Fleischhauer, A. Mair, and R. L. Walsworth, M. D. Lukin, Storage of Light in Atomic Vapor. Phys. Rev. Lett. Vol. 86, No. 5, p. 783 (2001).
- Клаудер Дж., Сударшан Э.Основы квантовой оптики. Пер. с англ. М.: Мир, 1970.
- Лоудон Р. “Квантовая теория света”, М., “Мир”, 1976.
- Клышко Д. Н.Физические основы квантовой электроники. М.: Наука, 1986.
- Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика. М.: Физматлит, 2000.
- Килин С. Я.Квантовая оптика: Поля и их детектирование.’Мн., 1990; М.: УРСС, 2003.
- Скалли М. О., Зубайри М. С. Квантовая оптика. (M.O. Scully, M.S. Zubairy) Перевод с английского под ред В. В. Самарцева. М.: Физматлит, 2003.
- Шляйх В.П. Квантовая оптика в фазовом пространстве, М.: Физматлит, 2005.