Quantum Optics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:Marlan O. Scully

出品人:

页数:656

译者:

出版时间:1997-09-28

价格:USD 100.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521435956

丛书系列:

图书标签:

• 量子光学
• 物理
• 研究生教材
• 物理学
• 光学
• 量子
• Optic
• physics
• Quantum Physics
• Optics
• Photonics
• Quantum Mechanics
• Interference
• Superposition
• Light
• Matter
• Wave-Particle Duality

《量子光学》 前言 自古以来，人类便对光与物质的相互作用充满了好奇。从古希腊哲学家们的思辨，到牛顿对光的粒子说的探索，再到惠更斯对光的波动说的阐述，光的研究经历了漫长而曲折的历程。然而，直到20世纪初，量子力学的曙光才真正照亮了光的本质，揭示了其既具有粒子性又具有波动性的奇特双重属性。量子光学，正是基于量子力学原理，深入研究光与物质相互作用的学科。本书旨在系统地梳理和介绍量子光学领域的核心概念、基本理论、关键实验以及前沿进展，为读者提供一个全面而深入的学习视角。 第一章：光子——量子的世界 本章将从光子的概念出发，开启量子光学之旅。我们将回顾普朗克量子假设的划时代意义，解释光电效应如何证明光的粒子性，以及康普顿散射如何进一步巩固了光子的概念。通过对黑体辐射和光子的能量、动量进行深入分析，我们将建立起对微观世界基本粒子的初步认识。 1.1 量子假设的诞生： 探讨普朗克为解决黑体辐射难题而提出的能量量子化假设，这被视为量子力学的开端。 1.2 光电效应的启示： 详细阐述爱因斯坦对光电效应的解释，引入光子概念，分析光子的能量与频率的关系 ($E = h u$)。 1.3 康普顿散射的验证： 介绍康普顿散射实验，通过分析光子与电子碰撞后的动量守恒和能量守恒，进一步证实光子的粒子性。 1.4 光子的性质： 总结光子的质量（静止质量为零）、自旋、全同性等基本属性。 1.5 量子场的初步概念： 为后续章节铺垫，引入量子场论的思想，将光视为电磁场的量子激发。 第二章：相干性——光的秩序之美 光的相干性是描述光波之间关联程度的重要概念，它在干涉、衍射等现象中扮演着核心角色。本章将深入探讨光的相干性，区分相干光与非相干光，并介绍相干性的表征方法，为理解激光等相干光源打下基础。 2.1 经典相干性概念： 从经典电磁波的角度出发，介绍相干性的定义，包括时间相干性和空间相干性。 2.2 相干度的度量： 引入自相关函数和互相关函数等概念，量化描述光波的关联程度，例如 the degree of coherence。 2.3 相干光的产生： 讨论如何产生具有高相干性的光源，例如单色性极好的点光源。 2.4 相干性与干涉、衍射： 解释相干性如何影响干涉条纹的可见度和衍射图样的清晰度。 2.5 相干性在量子光学中的意义： 强调相干性在量子信息处理、量子传感等领域的重要性。 第三章：光与物质的相互作用——量子之舞 光与物质的相互作用是量子光学最核心的研究内容。本章将深入探讨原子、分子等微观粒子与光子之间的能量交换过程，包括吸收、受激发射和自发发射。我们将分析这些过程的量子力学描述，并引出激光器的工作原理。 3.1 量子跃迁模型： 基于玻尔模型和更完善的量子力学，解释原子能级结构以及电子在能级间的跃迁。 3.2 吸收过程： 详细描述光子被原子吸收，导致电子跃迁到高能级的机制，引入吸收截面等概念。 3.3 受激发射： 解释当原子处于激发态时，受到与跃迁能量相匹配的光子激发，释放出另一个完全相同的光子，这是激光产生的基础。 3.4 自发发射： 描述原子在激发态随机衰减到低能态，并发射光子的过程，这是非相干光源的主要发光机制。 3.5 速率方程： 引入Einstein的速率方程，定量描述吸收、受激发射和自发发射的速率，为理解激光增益提供理论框架。 第四章：量子态与量子统计——微观世界的概率 在量子世界中，描述一个系统的状态需要用到概率。本章将介绍量子态的概念，包括相干态、压缩态等，并探讨光子的统计性质，如玻色-爱因斯坦统计。理解这些概念对于掌握量子光学中的非经典现象至关重要。 4.1 量子态的表示： 介绍狄拉克符号，以及如何用态矢量来描述一个量子系统的状态。 4.2 相干态： 详细分析相干态，其光子数分布接近泊松分布，是经典光场的一个良好近似。 4.3 压缩态： 介绍压缩态，这是量子光学中的一种非经典态，其某个算符的涨落低于其经典极限，是实现超高精度测量的关键。 4.4 玻色-爱因斯坦统计： 解释全同玻色子的统计规律，光子作为玻色子，遵循玻色-爱因斯坦统计，这解释了某些光源的性质。 4.5 光子数算符与位置算符： 介绍描述光子数的算符，以及它们之间的对易关系，体现了量子力学的基本结构。 第五章：激光——相干光的璀璨之星 激光，作为量子光学最成功的应用之一，彻底改变了光学领域。本章将深入剖析激光器的基本原理，包括粒子数反转、阈值条件、谐振腔的作用以及不同类型的激光器。 5.1 激光器工作原理： 结合前几章的知识，系统阐述激光器实现受激发射、粒子数反转、谐振腔反馈、增益饱和等关键环节。 5.2 粒子数反转的实现： 讨论如何通过泵浦机制实现工作物质中下能级粒子数少于上能级粒子数，从而获得增益。 5.3 激光阈值条件： 分析激光输出需要满足的增益大于损耗的条件。 5.4 谐振腔的作用： 讲解谐振腔如何增强受激发射，并通过选择性地放大特定模式来获得单色性和方向性。 5.5 激光器类型： 介绍不同类型的激光器，如气体激光器、固体激光器、半导体激光器等，以及它们的特性和应用。 5.6 激光的应用： 简要列举激光在科研、工业、医疗、通信等领域的广泛应用。 第六章：量子光学实验——洞察微观世界的窗口 量子光学实验是验证理论、探索新现象的基石。本章将介绍一些经典的和现代的量子光学实验，包括但不限于双缝干涉实验（量子版本）、单光子探测、量子纠缠的制备与测量等。 6.1 量子干涉实验： 探讨单光子通过双缝后的干涉现象，进一步证明光的波粒二象性。 6.2 单光子探测技术： 介绍如何有效地探测单个光子，这是许多量子光学实验的基础。 6.3 量子纠缠的制备： 讲解如何通过非线性光学效应等方法制备纠缠光子对。 6.4 量子纠缠的测量： 介绍贝尔不等式检验等实验，证明了量子纠缠的非定域性。 6.5 量子态层析： 讨论如何通过一系列测量来重构一个量子态的完整信息。 第七章：量子光学前沿——探索未知领域 量子光学领域仍在不断发展，涌现出许多激动人心的新方向。本章将对一些前沿课题进行介绍，如量子信息处理（量子计算、量子通信）、量子精密测量、腔量子电动力学等。 7.1 量子信息科学： 介绍如何利用量子叠加、量子纠缠等特性进行量子计算、量子通信和量子密码学。 7.2 量子计量学： 探讨如何利用量子效应提高测量精度，例如在引力波探测、原子钟等领域。 7.3 腔量子电动力学 (Cavity QED)： 研究光子与处于微腔中的原子之间的强耦合效应，是实现量子逻辑门和量子态制备的重要平台。 7.4 量子热力学： 将量子力学原理应用于热力学研究，探索微观尺度下的能量转换和信息处理。 7.5 新型量子光源： 介绍单光子源、纠缠光子源等新型光源的最新进展。 结论 量子光学是一门既基础又前沿的学科，它不仅深刻地改变了我们对光本质的理解，更孕育着颠覆性的技术革命。从理解微观粒子的奇妙行为，到驾驭光子的量子特性，本书力求为读者提供一个全面而系统的学习框架。希望通过本书的学习，读者能够领略量子光学世界的博大精深，并激发对这一领域的进一步探索热情。 致谢 （此处可以根据实际情况添加致谢内容，例如感谢相关研究人员、机构或基金的支持。）

评分☆☆☆☆☆

There are variety textbooks about quantum optics, among which this is one of the best. Scully start his teaching from the quantizem of electromegnetic field where creation and annihilation operators were introdued. The whole book is based on this language, ...

评分☆☆☆☆☆

There are variety textbooks about quantum optics, among which this is one of the best. Scully start his teaching from the quantizem of electromegnetic field where creation and annihilation operators were introdued. The whole book is based on this language, ...

评分☆☆☆☆☆

There are variety textbooks about quantum optics, among which this is one of the best. Scully start his teaching from the quantizem of electromegnetic field where creation and annihilation operators were introdued. The whole book is based on this language, ...

评分☆☆☆☆☆

There are variety textbooks about quantum optics, among which this is one of the best. Scully start his teaching from the quantizem of electromegnetic field where creation and annihilation operators were introdued. The whole book is based on this language, ...

评分☆☆☆☆☆

There are variety textbooks about quantum optics, among which this is one of the best. Scully start his teaching from the quantizem of electromegnetic field where creation and annihilation operators were introdued. The whole book is based on this language, ...

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，我发现这本在“应用前沿”的探讨上显得尤为克制和审慎。它没有过度渲染诸如量子计算或量子通信的“未来感”，而是将重点牢牢钉在了基础物理原理的阐述上。作者更像是一位坚定的基础科学捍卫者，他确保读者在理解了光与原子相互作用的本质规律之后，再去看待那些高精尖的技术时，能拥有一个无比坚实的基座。当他提及一些现代实验装置时，描述也总是回归到其背后的基本光场调控和噪声抑制原理，而不是陷入技术参数的泥潭。这种“回归本源”的写作哲学，在我看来，是这本书最宝贵之处。它教会我，真正的创新，源于对最基本原理最深刻的洞察，而不是对最新技术的热衷追逐，读完后，我对科学的敬畏感油然而生。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书最让我惊喜的地方在于它对“历史背景”的梳理。很多科普书或者入门教材，上来就直接讲最新的理论和公式，忽略了这些知识是如何一步步发展起来的，这会让读者错过很多理解的乐趣。这本书却花了不少笔墨介绍玻尔、爱因斯坦等先驱们在早期对光本质的争论，以及那些标志性的实验是如何一步步将我们推向现代量子光学的。这种叙事手法，极大地增强了知识的“人情味”，让我明白，这些伟大的理论不是凭空出现的，而是充满了探索者们的热情、怀疑、乃至争执。读起来，我感觉自己像是在参与一场跨越世纪的学术对话，而不是冷冰冰地学习一套既定规则。这种对思想演变的关注，使得全书的阅读体验更加立体和丰满，也让我对物理学家的工作状态有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题部分，我必须要给一个中肯的评价，那就是“仁者见仁，智者见智”。对于那些以深入研究为目的的读者来说，这些习题简直是宝藏，它们设计得巧妙且富有挑战性，常常需要你将书本中分散的知识点融会贯通才能解出。然而，对于仅仅想了解基本概念的读者来说，这些习题可能会成为一座难以逾越的高墙，直接跳过又会觉得似乎错失了精髓。我个人尝试做了几道，每道题的背后都蕴含着对某一特定物理情境的深刻洞察。唯一的遗憾是，解答部分没有附带太多的过程提示，这使得在卡壳时，缺乏一个及时的“拐杖”。但这或许也是作者的良苦用心，强迫读者进行更深层次的自我探索，真正做到“学以致用”，而非依赖于标准答案的指引。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末来啃这本书，坦白说，有些部分我必须得承认，需要反复阅读和对照其他资料才能完全消化。这绝不是那种可以轻松浏览的“快餐读物”，它需要你投入时间和精力去思考，去‘感受’那些抽象的物理图像。特别是关于相干性（Coherence）和量子纠缠（Entanglement）的那几章，作者似乎故意设置了一些思维陷阱，他用非常严谨的语言挑战了我们对经典物理的直觉认知。我特别欣赏作者在论证中毫不避讳地展示了理论的复杂性，而不是为了迎合大众而简化到失去本质。书中的图表制作得非常精良，那些复杂的能级图和光场演化示意图，虽然初看令人头疼，但一旦理解了背后的物理意义，就会发现它们是理解整个理论框架的“地图”。总的来说，这本书更像是一次智力上的攀登，虽然过程艰辛，但登顶后俯瞰到的风景绝对是令人震撼的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是艺术品，那种深邃的蓝色和银色的字体搭配，立刻让人联想到宇宙的浩瀚与微观世界的精妙，翻开扉页，那种纸张的质感也透露着一种沉稳和专业。我原本以为这是一本晦涩难懂的教材，但读进去之后才发现，作者的叙述方式简直是化繁为简的大师。他没有一开始就抛出一堆复杂的数学公式，而是从非常直观的现象入手，比如光与物质的相互作用是如何在我们日常生活中显现的。这种由浅入深的讲解方式，让我这个物理背景不是特别扎实的人也能跟得上节奏，尤其是在介绍光子的概念时，那种描述的画面感极强，仿佛我真的能“看到”单个光子在空间中跳跃、被原子吸收和释放的过程。全书的结构组织得极其清晰，章节之间的逻辑衔接天衣无缝，读完一个概念，自然而然地就会对下一个概念产生好奇心，让人根本停不下来，感觉就像是在跟随一位经验极其丰富的向导，穿梭在一个逻辑严谨又充满美感的知识迷宫中，收获远超预期。

评分☆☆☆☆☆

“Scully书有将近一半的篇幅是介绍他和他的学生发展起来的专题，比如无反转激光（LWI）、Micromaser、Correlation emission laser等等（还有chap15、20、21）”

评分☆☆☆☆☆

竟然在本科的时候用过这本教材上课，当时的老师曾到过作者之一那里作访问，后来我也见过另一个作者，呵呵～ 世界真小

评分☆☆☆☆☆

急求这本书的课后习题答案

评分☆☆☆☆☆

半经典模型很有用，全量子部分还需努力

评分☆☆☆☆☆

半经典模型很有用，全量子部分还需努力