現代量子光學基礎

現代量子光學基礎

图书基本信息
出版时间:2006-11
出版社:復旦大學出版社
作者:維特拉
页数:222
书名:現代量子光學基礎
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現代量子光學基礎

前言
  这本书是根据我于2001年到2004年三年间连续给伦敦帝国理工学院讲课的讲稿写成的。我已根据正式出版物的要求对讲稿作了必要的梳理,与此同时,我又根据三、四年级物理本科生选修课的要求,尽可能保持原讲稿的精神和风格不变。教程是由26次讲演及3次专题报告组成的。3次专题讲演包括了量子光学最近期的进展和实际应用。我把重点放在腔体中量子电动力学(QED)Rabi振荡实验、原子的玻色ˉ爱因斯坦凝结的成就以及量子传输等专题上。这些新成就,有些已经颁发了最近几年的诺贝尔奖,这充分说明量子光学是一门极为重要而活跃的值得学习的学科。  读者将了解到,除了现代应用之外,我将尽量采用原汁原味的方式来讲述很多课题,并且时刻牢记现代的进展和理论解释。当然,我的讲稿也包括许多规范的理论推导,这些推导在很多其他的教科书中也可以找到,而且这些书中有些推导还相当仔细。我则有意既不写得过于细节,也不拘泥于学科的完整表述。专题的选取,多少反映了我个人的偏好以及我的研究兴趣和专长。例如,我选择了麦克斯韦妖这一课题,讨论光的波粒二象性如何违背热力学第二定律。我还讨论量子力学中的相位概念、动力学相与几何相的差别以及度规原理背后的某些极为基本的概念,以及如何从薛定谔方程导出电磁学等等。这些附加的专题,在通常的教科书中是不包括在内的,这说明量子光学并不是一门孤立的学科,同物理学的其他相关领域的联系是非常密切的。参插着这些专题,也有利于避免阐述过程中的单调乏味之感。我要向学生表明,即使对于导介性的教学而言,也能对学科做到生动而兴趣盎然的讲述,只有这样,方能使学生从一开始便能积极参与其中。讲稿的写作次序大体上是循着历史发展的脉络,有时符合教学法,但常常又不循规蹈矩。更多采用的写作次序不是遵循从简单到复杂的常规之道,因此常常表现出与历史发展不相一致。本书的逻辑展开遵循着我们理解的光与物质相互作用的不同等级——量子光学是我们所理解的最复杂的课题。粗略地讲,讲课笔记中分为四个层次:经典的、旧量子论、半经典的和完全量子力学的。我的意图是采用技术上和概念上带有挑战性的实例来阐述多少带有传统性的专题。例如,我在一开始就以单光子来介绍Mach-Zehnder干涉仪并以此不仅说明光子的行为既像粒子,同时又像波,而且也指出能够利用这种行为说明经典物理学难以想像的行动规则——比如说无相互作用的测量。本书中包括了5套习题和解答。这些题目来源于用来检查学生对所阐述内容的理解的3份考卷,通过解题对深刻理解一门学科常常是十分关键的。  本书终止于场论方法开始适用之处。这也许多少会使人产生一些误解,量子光学属于完全量子场论的最低一级近似。根据我的教学经验,学习量子光学首先是理解量子场论,而不是理解通常的二次量子化形式的最好方法。  最后,我感到在伦敦帝国理工学院同学生打交道十分有趣,他们不但教给我学科知识,还使我懂得如何教学。我希望你会像我乐于教学那样,乐于阅读我的这本讲课笔记。
内容概要
這本教材是作者根據自己從2001年到2004年連續三年給Leeds大學物理系高年級學生講授量子光學的講稿整理而成的。這也是迄今為止對量子光學闡述得最全面、最新穎的教科書。通過干涉現象闡述光的本性是全書的核心。全書由11章內容和5套練習及解答構成,分別就經典、舊量子論、半經典和完全量子力學四個層面闡述光與物質的相互作用、激光的原理和應用、場的量子化以及量子光學的最新進展等等。本書就激光冷卻、玻色凝結、量子信息和傳輸等最新進展作了簡單易懂的介紹,難怪劍橋大學的ArturEkert教授作出了極高的評價:“我很難想到作者會用如此高超的辦法,把量子光學的那些最新的有趣的研究領域融入到量子光學的概念、方法和應用之中。很顯然,這是一本既透徹、又新鮮的教科書,這也是一本寫得特別清晰、充滿激情和細致認真的書。作者把自己深厚的學術功底、透徹的論證推理和簡明易懂的表述風格和創造性的演繹融合在一起。我相信《現代量子光學基礎》一書,一定會引起包括初學者和專家在內的廣大讀者的關注。”
作者简介
  (英)維特拉Vlatko Vedral,英國Leeds大學終身教授,量子信息科學研究室主任。
1971年出生,英籍南斯拉夫裔科學家。1995年取得Imperial College of Science,Technology andMedicine的理論物理學士學位,1998年在導師Peter L.Knight爵士的指導下,取得該校物理學博
书籍目录
PrefaceAcknowledgements 1. From Geometry to the Quantum 2. Introduction to Lasers  2.1 Normal Modes in a Cavity  2.2 Basic Properties of Lasers 3. Properties of Light: Blackbody Radiation  3.1 Planck's Quantum Derivation   3.2 The Proper Derivation of Planck's Formula   3.3 Fluctuations of Light   3.4 Maxwell's Lucifer  4. Interaction of Light with Matter I  4.1 Stimulated and Spontaneous Emission   4.2 Optical Excitation of Two Level Atoms  4 3 Life-Time and Amplification  5. Basic Optical Processes—Still Classical  5.1 Interference and Coherence  5.2 Light Pressure  5.3 Optical Absorption  5.4 Amplification: Three Level Systems  5.5 Classical Treatment of Atom-Light Interaction   5.5.1 Dipole radiation   5.5.2 Radiation damping 5.6 Spectral Lines6. More Detailed Principles of Laser 6.1 Basic Theory: Classical Electrodynamics  6.2 Mode-Locking  6.3 Non-linear Optics  6.4 Phase Matching   6.4.1 Rigorous derivation   6.4.2 Heuristic derivation  6.5 Multiphoton Processes 7. Interactions of Light with Matter II 7.1 Vector Spaces  7.2 Dirac Formalism 7.3 Time Dependent Perturbation Theory  7.4 Alternative Derivation of Perturbation  7.5 The Wigner-Weisskopf Theory   7.5.1 Constant perturbation  7.5.2 Harmonic perturbation 7.6 Digression: Entropy and the Second Law  7.7 Einstein's B Coefficient  7.8 Multiphoton Processes Revisited 8. Two Level Systems 8.1 Operator Matrix Algebra  8.2 Two Level Systems: Rabi Model  8.3 Other Issues with Two Level Systems  8.4 The Berry Phase   8.4.1 Parallel transport   8.4.2 The Bloch sphere   8.4.3 Implementation   8.4.4 Generalization of the phase  8.5 Gauge Principle 9. Field Quantization 9.1 Quantum Harmonic Oscillator 9.2 What Are Photons? 9.3 Blackbody Spectrum from Photons 9.4 Quantum Fluctuations and Zero Point Energy 9.5 Coherent States 9.6 Composite Systems—Tensor Product Spaces   9.6.1 Beam splitters  9.6.2 Generation of coherent states  9.7 Bosonic Nature of Light  9.8 Polarization: The Quantum Description   9.8.1 Unpolarized light—mixed states 10. Interaction of Light with Matter III 10.1 Fully Quantized Treatment 10.2 Jaynes-Cummings Model 10.3 Spontaneous Emission—At Last 10.4 The Lamb Shift 10.5 Parametric Down Conversion 10.6 Quantum Measurement: A Brief Discussion11. Some Recent Applications of Quantum Optics 11.1 Laser Cooling   11.1.1 Bose-Einstein condensation  11.2 Quantum Information Processing   11.2.1 Quantum teleportation 12. Closing Lines13. Problems and Solutions 13.1 Problem and Solutions 1  13.1.1 Problem set 1   13.1.2 Solutions 1  13.2 Problem and Solutions 2   13.2.1 Problem set 2   13.2.2 Solutions 2  13.3 Problems and Solutions 3   13.3.1 Problem set 3   13.3.2 Solutions 3  13.4 Problems and Solutions 4   13.4.1 Problem set 4   13.4.2 Solutions 4  13.5 Problems and Solutions 5   13.5.1 Problem set 5   13.5.2 Solutions 5 BibliographyIndex



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评论与打分
  •     讀這本書可以把光學的學習放到研究歷史和更富于邏輯的順序中。而且經常會發現作者的一部分奇思妙想和心得,尤其是“微擾理論”的另類解讀更是有別于一般的教材中的說教,受益匪淺。
    按照作者的邏輯順序,再配合《光學原理》、《非線性光學》和《量子光學》這三本書詳細的學習,我想會對光學有堅實的理論基礎和獨到的見解。
    當然需要指出的是,看書時要注意作者的推導和結論,經常會發現作者標錯角標和正負號的情況,我的書就標的全是紅筆符號,看書時著實很累。但是瑕不掩瑜,仍是一本好書。
  •     全英文教學,將手最新量子光學
  •     量子光學的書有很多,但能夠通俗易懂的不多,
  •     通俗易懂,深入簡出,如非有一定功力,難以寫成如此的好書值得一讀
  •     很深奧的物理概念都能用很簡單的方法解釋,看完後對以前的一些概念有了更深刻的理解。有很多次感到恍然大悟。好書,好書。。。
  •     寫得不錯,深入淺出,概念把握得很好
  •     哇,值得一看,一過目便被風格吸引
  •     我很喜歡這本書,他給我的幫助很大
  •     看的盡興,值得慢慢品嘗
  •     三天到貨,熟的質量不錯。
  •     It,sgood.