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原子在光场中衍射理论研究

作　者: 李利平
导　师: 杨晓雪
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学
关键词: 标准J-C模型拉曼-纳斯衍射密度矩阵方法光学布洛赫方程坐标表象
分类号: O431.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

原子在光场中衍射理论为减速,冷却和捕获原子提供了理论依据,在原子光学,非线性光学以及激光物理的研究中扮演着重要角色。此理论在同位素分离器、电子束劈裂器以及显微镜等方面有重要应用,特别是近年来,它在调制、定位、聚焦等方面的应用引起了人们很大的兴趣。一系列纯量子效应如原子的崩塌和回复、亚泊松统计和压缩光等成为科学家们研究的热点。然而这些研究成果,无论在理论上还是在实验上,都集中讨论原子在光场中衍射后的动量分布,因此,我们在坐标表象下研究原子衍射问题就有着十分重要的意义。第一章在回顾量子光学的发展历程的基础上进一步介绍了原子和光场相互作用问题的研究进展,另外作为基础主要分析了原子在光场中的受力情况。第二章主要介绍原子在光场中衍射的基本理论,得到标准J-C模型的哈密顿量在偶极近似和旋波近似下的半经典和全量子表述形式,并进一步介绍了密度矩阵法和描述原子态密度随时间演化的光学布洛赫方程。第三章主要研究原子在光场中衍射的动力学行为,在动量表象下求出拉曼-纳斯衍射后原子布居几率分布规律。最后在全量子理论框架下研究了原子反转的崩塌和回复。第四章是我们的创新,在半经典近似下求出原子在驻波场中衍射后在坐标空间的精确解析解并讨论了其空间演化特性,据我们所知,其它的文献尚无涉及。第五章是我们的总结和展望。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-17
  1.1 原子在光场中衍射理论概述  7
  1.2 历史回顾  7-10
  1.3 原子在光场中衍射的简单分类  10-13
  1.4 原子在光场中衍射过程中的受力分析  13-14
  1.5 第一类贝塞耳函数  14-16
  1.6 小结  16-17
2 两能级原子和单模光场相互作用的基本理论  17-28
  2.1 原子与光场相互作用模型  17-20
  2.2 半经典近似下标准J-C 模型的哈密顿量  20-22
  2.3 标准J-C 模型的密度矩阵描述  22-26
  2.4 绝热消除理论的应用  26-27
  2.5 小结  27-28
3 原子在光场中衍射的动力学描述  28-38
  3.1 原子和光场之间的动量转移  28-30
  3.2 原子在驻波光场中衍射在动量表象中的表示  30-31
  3.3 原子与驻波光场相互作用的半经典描述  31-33
  3.4 原子在驻波光场中衍射的结果分析  33-35
  3.5 原子与光场相互作用的全量子描述  35-37
  3.6 小结  37-38
4 原子在驻波场中衍射的空间特性研究  38-48
  4.1 原子在驻波场中衍射的工作模型  38-39
  4.2 原子在驻波场中衍射在坐标表象中的理论推导  39-40
  4.3 原子在驻波光场中衍射的结果与讨论  40-47
  4.4 小结  47-48
5 结论与展望  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-54
附录攻读学位期间发表论文目录  54

原子在光场中衍射理论研究

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