輻射和光場的量子統計理論 曹昌祺 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹昌祺 著

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030169846

商品編碼：26695222233

包裝：平裝

齣版時間：2006-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	輻射和光場的量子統計理論	作者	曹昌祺
定價	60.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030169846	齣版日期	2006-03-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.740Kg

內容簡介

本書是作者在北京大學物理係為光學專業和理論物理專業研究生授課講義的基礎上修改和補充寫成的。內容包括瞭量子電動力學基礎和量子光學的基本概念和理論方法（包括新近發展的量子*軌跡方法），其中包括作者本人的研究結果。 本書內容大緻分為兩部份：一是有關光場和電子場（相對論性）的量子化，光子的基本性質（如自鏇、宇稱、動量和角動量、能量等），狄拉剋方程的物理內涵和正反電子對的概念，量子電動力學的基本方程組，洛倫茲條件問題，散射算符和費曼圖，原子對光子的吸收，電多極輻射和磁多極輻射，原子在強光下的拉比振蕩，共振熒光等；二是光場的相乾態和擠壓相乾態，光場的量子統計描述，光學測量與光場的相關函數，原子和光場與庫的作用，耗散與漲落的量子統計理論（主方程和量子朗之萬方程），激光的量子理論等。 本書可作為光學專業、物理專業和量子電子學專業研究生教材，也可供從事激光理論、非綫性光學理論、量子光學和量子電子學以及量子信息學理論的專業人員參考。

作者簡介

目錄

前言 章 電磁場的量子化 自由光子的狀態 　§1.1 對量子力學的簡單概括 　§1.2 場的廣義坐標和它的量子化 　§1.3 電磁場的量子化吸收和發射算符 　§1.4 光子的自鏇具有確定動量和螺度的自由光子態 　§1.5 具有確定能量、總角動量和宇稱的自由光子態 第二章 狄拉剋方程 電子場的量子化 　§2.1 狄拉剋方程和鏇量波函數 　§2.2 動量和螺度確定的態函數 　§2.3 能量、角動量和宇稱確定的自由電子態 　§2.4 狄拉剋方程的非相對論近似和它的物理內涵 　§2.5 電子場的量子化和負能級問題的終解決 第三章 量子電動力學的基本方程組 S算符的協變微擾論 　§3.1 電子場與電磁場的相互作用量子電動力學的基本方程組 　§3.2 作用圖象和演化算符的微擾展開 　§3.3 S算符(S矩陣)和它的約化 　§3.4 自由場的傳播子推遲格林函數和超前格林函數 　§3.5 S矩陣元的計算和費曼圖形錶示 第四章 微擾論的應用——電磁躍遷 　§4.1 原子對光子的吸收和輻射 　§4.2 電多極輻射和磁多極輻射 　§4.3 高速電子在庫侖勢中的軔緻輻射 　§4.4 光子與自由電子的散射 　§4.5 光子在原子上的散射和雙光子輻射 第五章 量子光場的相乾態 光場的量子統計描述 　§5.1 光場的相位因子算符 　§5.2 量子光場的相乾態和它的基本性質 　§5.3 光場態矢量按相乾態的展開相乾態全純錶象 　§5.4 量子混閤態的統計描述光場密度算符的全純錶示和P錶示 　§5.5 量子光場的分布函數與特徵函數 　§5.6 純態經典電流的量子輻射場半經典理論的近似性問題 第六章 原子與光場相互作用的過程 開放係統的主方程 　§6.1 二能級原子的自發輻射過程馬爾可夫近似 　§6.2 單模光與原子的作用拉比振蕩和綴飾原子 　§6.3 強相乾光激勵下的共振熒光 　§6.4 二能級原子與熱光場的作用原子運動的主方程 　§6.5 熱光驅動下的單模腔場量子主方程福剋爾一普朗剋方程和隨機微分方程 第七章 光學測量和光場相關函數 光場的擠壓相乾態 　§7.1 光場一階相關函數和光強測量的量子理論 　§7.2 }HanburyBrown—Twiss實驗和高階相關函數 　§7.3 條件檢測率光子群聚及反群聚和光子計數問題 　§7.4 等待時間分布遍舉多重檢測和隨機量子軌跡 　§7.5 光場的正交擠壓相乾態 　§7.6 經典源與雙光子的耦閤擠壓相乾態的生成 第八章 耗散與漲落的量子朗之萬理論 簡單的激光係統 　§8.1 量子阻尼振子問題耗散與漲落 　§8.2 開放光學係統的量子朗之萬方程 　§8.3 浸漸近似激光的量子速率方程 　§8.4 激光的半經典理論光子數的飽和、閩值和穩恒態 　§8.5 激光穩恒態的漲落功率譜與威納一亨欽定理 　§8.6 激光漲落的功率譜、譜綫寬度和輸齣場的流強度 　§8.7 原子束流與腔內場的作用scully-Lamb的激光模型 附錄 　A 耗散介質中愛因斯坦A係數的修正和譜綫的附加寬度 　B 原子自發輻射的非馬爾可夫理論 　C 介質中原子自發輻射的局域場修正因子 　D 原子集閤的相乾態和全純錶象 　E 半導體微腔QED激子的概念和局域激子的共振熒光 　F 超輻射的基本概念自由激子的超輻射 　G 超輻射微激光器的隨機量子軌跡理論 　H 規則注入原子對無阻尼腔內相乾光場的擠壓 　I Golubev—SOkolov主方程生成函數的解 　J 生成函數方法在阻尼腔中規則注入原子問題中的應用

編輯推薦

文摘

序言

好的，這是一份關於量子光學和光與物質相互作用的深入探討，不涉及《輻射和光場的量子統計理論》（曹昌祺 著）的具體內容，但旨在提供一個紮實的背景和前沿視角。 --- 量子光學的基石與前沿：光場、物質的微觀調控與信息傳輸 第一部分：量子光學的理論基礎與演進 本書旨在係統梳理和深入探討量子光學這一交叉學科的核心原理，聚焦於光與物質在量子尺度下的相互作用機製、光場的統計特性以及在精密測量和信息技術中的應用。量子光學不僅是對經典電磁學和量子力學在光子層麵上的延伸，更是理解光子作為基本信息載體的關鍵所在。 1. 量子場論的視角：量子電動力學（QED）的基石 要理解光場的量子本質，必須迴歸到量子場論的框架。本書將從規範場理論的角度審視電磁場的量子化，闡述光子作為玻色子場的激發態的物理圖像。重點在於量子的概念如何取代經典的連續波描述，以及如何通過對場的對易關係進行量化來構建光場的基本算符——産生算符和湮滅算符。 我們將詳細討論光場的零點能及其物理意義，解析真空漲落如何成為量子光學現象的內在驅動力，例如自發輻射的起源。通過對光場哈密頓量的構建，特彆是自由場哈密頓量和光-物質耦閤哈密頓量的形式，為後續的動力學演化分析奠定基礎。 2. 光場的量子態描述：相乾態、壓縮態與壓縮相乾態 描述光場特性的關鍵在於其量子態。本書將詳盡介紹相乾態（Coherent States，即原子鍾或激光器的基態近似）的性質，分析其與經典電磁波的聯係，並探討壓縮態（Squeezed States）在減小某一特定可觀測量（如相位或幅度）噪聲方麵的突破性作用。 深入研究壓縮相乾態（CSs）及其變體，如光子數可調的Fock態和具有非經典特性的光場。我們將利用Wigner函數和P函數等準概率分布函數，來刻畫這些非經典光場在相空間中的分布特徵，清晰展示它們如何偏離經典泊鬆分布的限製。此外，對量子拉普拉斯算符的分析，將揭示量子光場在乾涉和測量中的獨特行為。 3. 光與物質的相互作用：從吸收到受激輻射 光與物質的相互作用是量子光學所有應用的物理基礎。本書將細緻分析半經典模型（如Lorentz振子模型在量子化後的應用）的局限性，並轉嚮全量子化的相互作用。 核心內容包括對自發輻射、吸收和受激輻射的統一量子描述。我們將引入半導體晶格中的光子動力學，探討在半導體量子阱或量子點結構中，光子與電子-空穴對（激子）之間的耦閤機製。對於介質中的光傳播，如光在原子或分子雲中的散射，將結閤密度矩陣理論，分析能級躍遷的概率和相乾性的保持與退相乾過程。 第二部分：量子相乾性、退相乾與噪聲的控製 量子信息處理的前提是對相乾性的精確控製和對噪聲的有效抑製。本部分聚焦於係統動力學和開放係統理論。 4. 開放量子係統的動力學：林德布拉德方程及其應用 任何實際物理係統都不可避免地與環境耦閤，導緻能量耗散和相乾性喪失（退相乾）。本書將全麵介紹描述開放係統演化的林德布拉德（Lindblad）主方程，闡述其在描述耗散、噪聲注入和弛豫過程中的普適性。 我們將應用林德布拉德方程來精確建模激光器的振蕩、量子點中的輻射復閤以及腔體中光子的泄漏效應。通過分析具體的耗散算符（Jump Operators），可以定量地預測係統的穩態行為和瞬態響應，為設計高效率的光子源提供理論工具。 5. 退相乾機製與量子噪聲的抑製 深入剖析退相乾（Decoherence）的物理根源，區分由光子損失、能級展寬（多普勒效應）和環境溫度引起的去相位化。強調相乾時間和退相乾時間在評估量子器件性能中的關鍵作用。 著重探討量子噪聲的來源。在光場測量中，如光強或相位測量，噪聲常常被標準量子極限（SQL）所限製。本書將展示如何利用壓縮態光（尤其是壓縮真空態）來突破SQL，實現超越標準量子極限（SUQL）的測量精度。這在引力波探測等超精密傳感領域具有直接的指導意義。 第三部分：量子信息與量子光學的前沿交叉 量子光學是實現量子信息技術（如量子計算、量子通信和量子計量學）的物理平颱。 6. 量子信息載體與光子邏輯門 光子因其傳輸速度快、抗乾擾能力強（在光縴中）而被視為構建遠距離量子通信網絡的理想載體。本書探討瞭單光子源（如量子點或基於NV中心的發射）的製備技術及其時間和頻率的純度要求。 在量子計算方麵，重點分析如何利用光場的綫性光學元件（如分束器、相位延遲片）來實現通用量子計算的基本操作。這包括對貝爾態的製備、貝爾測量的原理，以及基於綫性光學效應的量子邏輯門（如CNOT門）的實現途徑，討論波函數投影測量在量子計算中的核心地位。 7. 量子計量學與傳感 量子計量學利用瞭量子態的非經典特性來提高測量靈敏度。本書將介紹如何使用壓縮態來提高光乾涉儀（如LIGO）的信噪比，從而實現對引力、電磁場或時間頻率的更精確探測。 此外，對量子成像和量子熒光技術的前景也將進行展望，討論如何利用糾纏光子對進行鬼成像（Ghost Imaging），以及如何利用光場的非經典統計特性增強生物醫學成像中的對比度和分辨率。 --- 總結： 本書為讀者提供瞭一條從基礎的量子電磁場理論齣發，逐步深入到非經典光場態的製備與操控，最終延伸至光場在量子信息和超精密測量領域應用的完整知識體係。它強調對物理圖像的深刻理解，並結閤現代實驗物理的前沿進展，旨在培養讀者駕馭和設計下一代光電子和量子技術係統的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在讓人眼前一亮，從拿到手裏那一刻起，我就被它沉穩大氣的封麵設計所吸引。深邃的藍色調，搭配著精緻的燙金字體，散發著一種經典而專業的學術氣息。書頁的紙質也相當考究，觸感細膩，拿在手中很有分量感，這對於一本嚴謹的專業著作來說，無疑是加分項。在長時間的閱讀過程中，這種良好的觸感讓人心情愉悅，也更容易沉浸到知識的海洋中去。而且，書本的整體結構布局非常閤理，章節之間的過渡自然流暢，使得即便是麵對如此深奧的理論，讀起來也不會感到過於晦澀難懂。細節之處彰顯匠心，例如清晰的圖錶和準確的公式排版，都體現瞭齣版社對學術質量的嚴格把控，這點非常值得稱贊。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀過程充滿瞭挑戰，需要投入大量的時間和精力去反復研讀和演算，絕對不是那種可以輕鬆翻閱的書籍。它要求讀者具備紮實的數學基礎和一定的物理直覺。然而，正是這種高強度的投入，帶來瞭豐厚的迴報。每一次成功的理解，都是對自身認知邊界的一次拓展。這本書的權威性和係統性，使得它成為瞭我書架上那一類“需要時常翻閱、每次都有新收獲”的典範。它所構建的知識體係是如此的紮實和完善，讓人可以放心地將其作為自己後續學習和研究的終極參考，其學術價值是毋庸置疑的，絕對物超所值。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，這本書的行文風格非常獨特，它不像某些教科書那樣闆著一副麵孔，而是帶著一種溫和而堅定的引導性。作者似乎總能預見到讀者可能産生的睏惑，並在關鍵點上給齣非常巧妙的提示和類比，使得那些原本抽象到近乎虛無的數學描述，被賦予瞭可以想象的物理意義。這種“潤物細無聲”的教學方式，極大地降低瞭理解高深理論的門檻。我尤其欣賞其中穿插的一些曆史背景介紹，它們不僅豐富瞭知識的維度，也讓人明白瞭這些理論是如何一步步演變而來的，充滿瞭人文學科的溫度，而不是冷冰冰的公式堆砌。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度令人印象深刻，它似乎不是那種淺嘗輒止的科普讀物，而是真正深入到物理世界最底層邏輯的探索。我花瞭大量時間去消化其中的概念，特彆是關於場和粒子相互作用的描述，那種嚴謹的數學推導和對物理圖像的深刻洞察力，真的讓人對量子世界有瞭全新的認識。作者在構建理論框架時展現齣的邏輯連貫性和內在一緻性，簡直是一場智力上的盛宴。每一次攻剋一個復雜的定理，都會帶來巨大的成就感，感覺自己仿佛觸摸到瞭自然規律的脈絡。對於那些有誌於在光場研究領域深耕的學者或高年級學生來說，這本書無疑是一塊堅實的墊腳石，其提供的理論基石是無可替代的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值不僅僅在於它闡述瞭多少既有知識，更在於它激發瞭我對未來研究方嚮的思考。閱讀完特定的章節後，我常常會停下來，思考這些理論在當前尚未解決的前沿問題中，還能提供哪些新的視角和可能的解決方案。作者在某些部分的論述中，留下的“空白”或“待完善之處”，反而成瞭最寶貴的財富，它們像燈塔一樣指引著讀者，鼓勵我們進行更深層次的探索和創新。這種啓發性遠遠超越瞭一本標準教材的範疇，它更像是一位資深導師在耳邊低語，激發你主動去追問“為什麼”和“接下來呢”，對於培養獨立研究能力至關重要。