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06334


Physik Sommersemester 2002
06334 Quantenoptik [WV]
   
Dozent Ingold
Dauer 4 SWS
Studiensemester 6
Schein Ja (Übungen)
Termin Mo u. Fr, 8:30-10:00, 1003/HZ
Beginn 15.4.2002
Inhalt Die Quantenoptik beschäftigt sich mit Problemen, die eine quantenmechanische Beschreibung des elektromagnetischen Feldes erfordern. Typisches quantenmechanisches Verhalten zeigt sich vor allem in den Kohärenz- und statistischen Eigenschaften (Antibunching, Subpoissonsches Licht). Ein Beispiel hierfür ist die vor etwa zwanzig Jahren zum ersten Mal beobachtete Resonanzfluoreszenz einzelner Atome zu deren Verständnis sowohl die Ankopplung an ein treibendes Laserfeld (dressed states) als auch die Ankopplung an ein Reservoir elektromagnetischer Feldmoden (spontane Emission) benötigt wird. Anhand dieser Aspekte wird die Vorlesung eine Einführung in die Methoden der Quantenoptik geben.

Im einzelnen sollen folgende Themen behandelt werden:

  • Quantisierung des elektromagnetischen Feldes

    Lagrangeformalismus für Felder
    Lagrangefunktion des elektromagnetischen Feldes
    Zerlegung in longitudinalen und transversalen Anteil
    Hamiltonfunktion
    Quantisierung
    physikalische Observable
  • Quantenmechanische Zustände des freien elektromagnetischen Feldes

    Fock-Zustände
    Kohärente Zustände
    Gequetschte Zustände
  • Wechselwirkung von Licht mit Materie

    Multipolentwicklung
    Anregungswahrscheinlichkeit bei Dipol-Wechselwirkung
    Einstein-Koeffizienten
    Photodetektoren
  • Kohärenzeigenschaften

    Doppelspaltexperiment
    Kohärenz erster Ordnung
    Kohärenz zweiter Ordnung
    Phasensensitive Messung
  • Strahlungsfeld als Reservoir

    Mastergleichung
    Zwei-Niveau-System und Strahlungsfeld
  • Resonanzfluoreszenz

    Optische Bloch-Gleichungen
    Intensitäten
    Spektrum
    Antibunching
    Dressed states
Begleitend 06335
Vorkenntnisse Kenntnisse der klassischen Mechanik, der Elektrodynamik und der Quantenmechanik im Umfang der Kursvorlesungen werden vorausgesetzt. Kenntnisse aus der Quantenstatistik (Kursvorlesung Thermodynamik und Statistik) sind an einigen Stellen nützlich, werden aber nicht vorausgesetzt.
Literatur
  1. D. F. Walls, G. J. Milburn, Quantum Optics (Springer-Verlag)
  2. C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg, Atom-Photon-Interactions (Wiley)
  3. C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg, Photons and Atoms (Wiley)
  4. W. Vogel, D.-G. Welsch. S. Wollentowitz, Quantum Optics (Wiley-VCH)
  5. L. Mandel, E. Wolf, Optical Coherence and Quantum Optics (Cambridge University Press)
  6. R. Loudon, The Quantum Theory of Light (Oxford University Press)

Weitere Informationen Verlegung von Vorlesungen:

Die Vorlesung am Freitag den 5.7. wird auf Mittwoch den 3.7. um 14.15 Uhr im Raum 506/Physik-Nord verlegt.

Die Vorlesung am Freitag den 12.7. wird auf Donnerstag den 11.7. um 14.15 Uhr im Raum 1005/HZ verlegt.