什么是量子光学？(quantum optics?)
量子光学是专门研究光子与物质相互作用的量子物理学领域。对单个光子的研究对于理解电磁波作为一个整体的行为至关重要。
为了明确这意味着什么，“量子”一词指的是能够与另一个实体交互的任何物理实体的最小数量。因此，量子物理学研究的是最小的粒子；这些是极其微小的亚原子粒子，其行为方式独特。
物理学中的“光学”一词指的是对光的研究。光子是最小的光粒子（尽管知道光子既可以作为粒子也可以作为波是很重要的）。
量子光学与光的光子理论的发展
马克斯·普朗克（Max Planck）在1900年关于黑体辐射中紫外线突变的论文中提出了光以离散束（即光子）运动的理论。1905年，爱因斯坦在解释光电效应时扩展了这些原理，从而定义了光的光子理论。
二十世纪上半叶，量子物理学的发展主要是通过我们对光子和物质如何相互作用和相互联系的理解。然而，这被视为是对物质的研究，而不是对光的研究。
1953年，研制了微波激射器（发射相干微波），1960年研制了激光器（发射相干光）。随着这些器件中所涉及的光的性质变得越来越重要，量子光学开始被用作这一专门研究领域的术语。
调查结果
量子光学（和整个量子物理学）认为电磁辐射同时以波和粒子的形式传播。这种现象称为波粒二象性。
最常见的解释是，光子在粒子流中运动，但这些粒子的整体行为是由量子波函数决定的，量子波函数决定了粒子在给定时间处于给定位置的概率。
根据量子电动力学（QED）的发现，也可以用场算符描述的光子的产生和湮灭来解释量子光学。这种方法允许使用某些统计方法，这些方法在分析光的行为时非常有用，尽管它是否代表物理上发生的事情是一个有争议的问题（尽管大多数人认为它只是一个有用的数学模型）。
应用
激光（和脉泽）是量子光学最明显的应用。从这些装置发射的光处于相干状态，这意味着光与经典正弦波非常相似。在这个相干态中，量子力学波函数（以及量子力学不确定性）是均匀分布的。因此，激光发出的光具有高度的有序性，通常被限制在基本相同的能量状态（因此具有相同的频率和波长）。
- 发表于 2021-09-23 07:36
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- 分类：物理
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