量子光學 張智明 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張智明 著

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030433701

商品編碼：27410116931

包裝：平裝

齣版時間：2018-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	量子光學	作者	張智明
定價	98.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030433701	齣版日期	2018-01-01
字數		頁碼
版次	31	裝幀	平裝
開本	128開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

量子光學是研究光場的量子統計性質、量子相乾性質，以及光與物質相互作用中的量子效應的一門學科。本書重點介紹量子光學的基本內容，包括經典光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的半經典理論）；光場本身的量子統計性質和量子相乾性質；量子光場與原子的相互作用（光與原子相互作用的全量子理論）；耗散的量子理論以及量子光學實驗中常用的物理係統。同時，簡要介紹量子信息科學和冷原子物理。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

好的，這是一份關於量子光學主題的，但不包含張智明《量子光學》（科學齣版社）內容的、詳盡的圖書簡介。 --- 《光量子探秘：從基礎理論到前沿應用》 導言：穿越經典與量子的邊界 自麥剋斯韋方程組確立以來，經典電磁學在描述光與物質相互作用的宏觀現象方麵取得瞭輝煌成就。然而，當我們將目光投嚮原子尺度、探究黑體輻射、光電效應以及原子能級躍遷時，經典理論的局限性便暴露無遺。量子力學的誕生，特彆是普朗剋對能量量子化概念的引入，徹底革新瞭我們對光的本質認識。 本書《光量子探秘：從基礎理論到前沿應用》旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有洞察力的量子光學知識體係。它不滿足於停留在對經典光學現象的簡單修正，而是緻力於構建一個堅實的理論框架，帶領讀者理解光子——這個光的量子載體——如何支配微觀世界的互動，並驅動著當代科技的飛速發展。 本書的敘事邏輯清晰，從量子力學的核心概念齣發，逐步過渡到量子光學特有的數學描述和物理圖像，最終聚焦於當前最激動人心的實驗技術與應用領域。 --- 第一部分：理論基石——量子力學與光場量化 本部分是構建量子光學理解的基石。我們首先需要理解描述微觀粒子的基本語言。 1. 薛定諤方程與基本算符 我們將復習非相對論量子力學中的核心內容，包括波函數、概率解釋、以及係統的哈密頓量。重點闡述算符的概念，如何用算符來代錶可觀測物理量（如位置、動量、能量）。 2. 自由場的量子化：從經典電磁場到量子電動力學（QED）的橋梁 經典電磁場理論中，電磁場被描述為一係列振子的疊加。量子光學的第一步，即是對這些經典振子進行量子化。我們將詳細介紹正規排序（Normal Ordering）技術，以及如何引入産生算符（Creation Operator, $a^dagger$）和湮滅算符（Annihilation Operator, $a$）。這些算符是量子光學的核心數學工具，它們描述瞭光子——能量量子——的産生與消亡。 3. 量子態的描述：光子數態與相乾態 光子的數量是量子光學的關鍵變量。本書將深入探討光子數態（Fock States 或 Number States），理解其“光子數不確定性高，相位不確定性低”的特性。隨後，我們將介紹對激光技術至關重要的相乾態（Coherent States），理解它們與經典電磁波的對應關係，以及它們在熊積定理（Thouless Theorem）中的地位。 4. 不確定性原理在光場中的體現 在量子光學中，不確定性不再僅僅局限於位置與動量。我們將聚焦於相位與光子數之間的不確定性關係，並引入壓縮態（Squeezed States）的概念，展示如何通過人為地抑製某一特定模式的量子漲落，從而實現對測量精度的突破。 --- 第二部分：光與物質的量子耦閤——相互作用的精妙 量子光學最迷人的部分，在於描述光子與原子（或分子、量子點等）之間如何進行能量和信息交換。 1. 原子能級結構與光吸收/發射 迴顧玻爾模型和更精確的量子力學對原子能級的描述。重點分析偶極躍遷的選擇定則，理解為什麼特定頻率的光纔能與原子發生有效耦閤。 2. 半經典處理：半經典近似下的光與物質相互作用 在許多情況下，我們可以將光場視為一個給定的、不可量化的經典場，而將原子視為一個量子係統。本章詳細分析二能級係統在經典光場驅動下的動力學行為，特彆是拉比振蕩（Rabi Oscillations）現象，這是理解光場操控原子態的基礎。 3. 量子電動力學（QED）視角：自發輻射與受激輻射 為瞭準確描述光子的産生，必須將光場本身也量子化。我們將引入QED的框架，解釋自發輻射這一純粹的量子效應——即使在真空中，原子也會自發地發射光子，這是由真空漲落引起的。同時，深入探討受激輻射的原理，這是激光技術的核心。 4. 介質中的光傳播：散射、吸收與色散 介紹光通過介質時的量子效應，包括瑞利散射、湯姆孫散射等，並從微擾理論的角度推導物質的宏觀光學性質（如摺射率和吸收係數）與原子微觀參數之間的關係。 --- 第三部分：從基礎到尖端——量子光學的前沿應用 理論的價值最終體現在其解決實際問題的能力上。本部分將探討量子光學如何驅動現代科學與工程領域的突破。 1. 激光物理學的深化 激光器的核心是受激輻射的粒子數反轉。我們將超越基礎的激光器原理，探討非平衡態激光係統的動力學，以及超短脈衝激光的産生機理，如鎖模技術。 2. 量子光學在計量學中的應用 高精度的測量是現代科學的基石。本書詳細介紹如何利用壓縮態光來突破標準量子極限（SQL），應用於引力波探測器（如LIGO/Virgo）的靈敏度提升。此外，探討原子鍾中利用量子光學技術實現的時間測量的極限。 3. 量子信息與量子計算的媒介 光子是實現遠距離量子通信和構建某些類型量子計算機（如拓撲量子計算）的理想載體。本章將聚焦於： 單光子源的製備：如何高效地産生具有特定量子特性的單個光子。 量子糾纏光對的産生：通過自發參量下轉換（SPDC）或自發四波混頻（SFWM）産生糾纏光子，這是量子密鑰分發（QKD）的基礎。 綫性光學量子計算（LOQC）：探討如何僅用分束器、相位延遲器和光子探測器實現量子邏輯門。 4. 量子成像與傳感 超越傳統成像的極限，介紹量子增強成像技術，例如如何利用糾纏光子對的關聯性，在低光照條件下實現高對比度的成像，以及在生物醫學成像中減少光損傷的應用前景。 --- 結語：展望未來 量子光學正處於一個爆炸性增長的階段，它不僅僅是物理學的一個分支，更是連接基礎研究與未來科技的核心樞紐。本書旨在為讀者，無論是高年級本科生、研究生還是科研人員，提供一個堅實、全麵且與時俱進的知識平颱，使他們能夠理解和參與到這場光量子革命之中。通過掌握這些理論工具和前沿進展，未來的研究者將能夠設計齣更精密的實驗，開發齣更強大的技術，最終揭示宇宙更深層的量子規律。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構布局簡直是教科書編寫的典範，清晰到令人贊嘆。我注意到作者在章節之間的銜接處理得非常自然，仿佛在講述一個連貫且不斷深入的故事。舉個例子，從麥剋斯韋方程組的量子化到半導體激光器的半經典描述，中間的過渡是如此平滑，讓人感覺每一步的邏輯推演都是不可避免的、必然的産物。對於一個需要兼顧教學和自我提升的讀者來說，這種組織結構太友好瞭。我個人最喜歡的是作者在引入新的物理模型時，總是會先迴顧前一個模型的局限性，這樣既強化瞭舊知識，又自然地引齣瞭新理論的必要性。而且，書中的插圖和圖示質量非常高，很多復雜的乾涉和衍射現象，通過這些圖形的輔助，瞬間就變得直觀可懂。我幾乎沒有遇到過需要“猜測”作者意圖的情況，信息的傳達效率極高，大大節省瞭我的學習時間。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏愛從實驗角度理解理論的讀者，而這本《量子光學》恰到好處地滿足瞭我的偏好。雖然它是一本理論性的著作，但其根基牢牢紮在可觀測的物理現象之上。作者在描述諸如光子探測、非綫性光學效應時，總是能巧妙地將理論模型與實際的實驗裝置聯係起來。他所選取的理論模型，大多是那些已經被實驗驗證過，並且在現代光電子學領域具有實際應用價值的範式。例如，他處理自發輻射的章節，不僅僅停留在速率方程層麵，還深入探討瞭腔QED（量子電動力學）對自發輻射速率的調控，這立刻將理論的深度和廣度提升瞭一個層次。閱讀過程中，我時常能聯想到實驗室裏那些精密的儀器和光束的軌跡，理論的抽象性在具體情境的嵌入下，立刻變得“觸手可及”。這本書的價值，不僅在於傳授瞭知識，更在於它提供瞭一個極佳的理論框架，用以理解和設計未來的光學實驗。

評分☆☆☆☆☆

這本《量子光學》的封麵設計得非常引人注目，那種深邃的藍色調仿佛直接將人拉入瞭微觀世界的奇妙境地。我記得第一次翻開它的時候，就被作者行雲流水的文字敘述深深吸引住瞭。他不像有些教材那樣枯燥乏味，而是巧妙地將復雜的物理概念融入到清晰的邏輯脈絡之中。初讀下來，最大的感受是作者對物理直覺的培養極為重視，他總是在關鍵的地方給齣精妙的比喻，讓人茅塞頓開。特彆是對光與物質相互作用基本圖像的闡述，即便是我這個初涉量子光學領域的學生，也能迅速把握其核心思想。書中對相乾態、壓縮態這些概念的引入，處理得非常柔和，先從經典光學中的類比入手，逐步過渡到量子力學的嚴格描述，這種循序漸進的方式極大地降低瞭學習的門檻。我尤其欣賞作者在推導過程中對細節的把控，每一個數學步驟都交代得清清楚楚，絲毫沒有因為追求簡潔而犧牲掉嚴謹性。可以說，這本書為我打開瞭一扇通往現代光學實驗和理論研究的堅實大門，讓我對未來探索充滿信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，更像是一位經驗豐富的導師在你耳邊娓娓道來，而非冷冰冰的知識灌輸。作者的語言風格極其富有個人魅力，透著一股對物理學嚴謹而又充滿熱情的雙重特質。他似乎非常擅長“去神秘化”那些看似遙不可及的量子現象。例如，在解釋光場的量子化時，他沒有直接跳到湮滅算符和産生算符的抽象代數操作，而是先從真空漲落的經典概率詮釋入手，使得量子力學的隨機性在光場中得到瞭一個非常具象的落腳點。這種深厚的教學功底，使得原本在其他教材中讓我感到晦澀難懂的量子力學基礎部分，在這裏變得異常清晰和易於接受。我甚至發現，一些在其他專業課中遇到的睏難，通過這本書的視角重新審視後，也得到瞭豁然開朗的解決。這本書不僅僅是知識的載體，更是一種思維方式的引導，教會你如何像一個真正的物理學傢那樣去觀察和思考光。

評分☆☆☆☆☆

老實講，剛拿到手時，我對這樣一本厚重的專業書籍抱有一種敬畏甚至畏懼的心態，生怕又是那種隻會堆砌公式的“天書”。然而，實際閱讀體驗完全超齣瞭我的預期。這本書的敘事節奏把握得非常好，它沒有急於展示最高深的理論，而是花費瞭大量篇幅來“打地基”。我特彆欣賞作者在討論量子場論基礎時所采取的獨特視角，他似乎更側重於物理圖像的構建而非純粹的數學形式美感。比如，他對量子噪聲的分析，並非簡單地給齣愛因斯坦關係式，而是深入探討瞭其背後的漲落物理，這對於理解激光的性能極限至關重要。書中後半部分關於量子信息和量子計算在光學中的應用探討，雖然篇幅相對精煉，但選取的例子都極具代錶性和前沿性，讓人感受到作者對學科發展脈搏的精準把握。閱讀過程中，我經常需要停下來，對照著其他參考資料去印證某些結論，但這並非因為作者講得模糊，而是因為他提齣的觀點太具啓發性，激發瞭我更深層次的思考和探究欲望。