Kvantová optika I - NBCM067

• Anglický název: Quantum Optics I
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2023
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D.; doc. Mgr. František Šanda, Ph.D.; RNDr. Pavel Malý, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Biofyzika a chemická fyzika
• Je korekvizitou pro: NBCM093
• Je prerekvizitou pro: NTMF001
• Je záměnnost pro: NTMF002

Anotace

čeština

Poslední úprava: prof. RNDr. Marek Procházka, Ph.D. (17.05.2019)

Kvantová teorie elektromagnetického zárení, interakce svetla s látkou, kinetické procesy, úvod do spektroskopie a teorie otevřených systému.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (17.01.2008)

Quantum theory of electromagnetic radiation, interaction of light with matter, kinetic processes, introduction into spectroscopy and theory of open systems.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (30.05.2008)

Systematicky uvést posluchače do základů kvantové teorie světla, do popisu interakce světla s látkou a do základů optické spektroskopie.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (30.05.2008)

Systematically introduce students into the fundamentals of quantum theory of light, into description of light-matter interaction and into basics of optical spectroscopy.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D. (13.10.2017)

Ústní zkouška. Podmínkou ústní zkoušky je zápočet ze cvičení . Podmínkou zápočtu je úspěšné absolvování zápočtového testu a aktivní účast na cvičení.

angličtina

Poslední úprava: doc. Mgr. Tomáš Mančal, Ph.D. (13.10.2017)

Oral exam. For oral exam, student has to pass a written test and participate on the lectures.

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (16.01.2008)

V.Cápek: Kvantová teorie svetla a koherence (skripta, 1.díl)

R. Loundon: The Quantum Theory of Light, Clarendon Press, Oxford, 1983

H.-A. Bachor and T. C. Ralph: A Guide to Experiments in Quantum Optics, Wiley-VCH, Weinheim, 2004

L. Allen and J. H. Eberly: Optical Resonance and Two-level Atoms, Dover, New York, 1987

S. Mukamel: Principles of Nonlinear Spectroscopy, Oxford University Press, Oxford, 1995

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (30.05.2008)

Standadní přednáška

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (30.05.2008)

Standard lecture

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (16.01.2008)

Kvantování elektromagnetického pole.

Oddelení prícné a podélné komponenty volbou kalibrace.

Hamiltonián ve druhém kvantování pro prícnou složku.

Dipólové priblížení interakce svetla s atomem.

Kvantové stavy pole.

Cisté stavy pole: stavy s ostrým poctem fotonu, koherentní stav, stlacené

vakuum a stlacený koherentní stav.

Smíšené stavy pole: tepelné zárení.Energie tepelného zárení, vedení tepla sáláním.

Kvantová optika atomu.

Spontánní emise. Doba života excitovaného stavu atomu. Tvar a prirozená

šírka spektrální cáry. Teplotní a srážkové rozšírení cáry. Absorpce a

stimulovaná emise. Vypálení díry do spektrální cáry. Stimulovaná emise

versus absorpce - rovnice laseru.

Interakce atomu s koherentním svetlem. Redukovaná matice hustoty. Relaxace v otevrených¨

systémech. Relaxacní tensor, vlasnosti relaxacního tensoru.

Spektrální cáry v susceptibilite. Saturace absorpce.

Fotonové echo. Zastavené svetlo.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (17.01.2008)

Quantization of electromagnetic field.

Separation of transverse and longitudinal component by gauge theory.

Hamiltonian of the transverse part in second quantization.

Dipole approximation of interaction of light with an atom.

Quantum states of the field.

Pure states of the field: states with a sharp number of photons, coherent states,

squeezed vacuum and squeezed coherent state.

Mixed state of the field.

Thermal radiation, energy of thermal radiation, heat conduction by radiation.

Quantum optics of an atom.

Spontaneous emission, life time of excited state, natural spectral line shape,

thermal and collisional broadening of spectral line,

absorption and stimulated emission. Spectral hole burning,

stimulated emission vs. absorption - laser equations.

Interaction of atoms with coherent light, reduced density matrix, relaxation in open systems,

relaxation tensor, properties of relaxation tensor, spectral lines in susceptibility,

absorption saturation, photon echo, slow light.