Квантова оптика и квантова радиофизика (преводна книга от френски на руски език)

Коллектив  (авторов) 

Твърда корица, среден формат  |  452 стр. |  540 гр.

(неизползвана книга - здраво и чисто книжно тяло, без заглавна страница, позахабен външен вид)

*

Авторски колектив

У. Лэмб, Н. Кролль, Ж. Вантер, Р. Глаубер

**

**

Предисловие редакторов перевода

Каждое лето начиная с 1951 г. молодые специалисты из различных стран мира собираются на сессию летней школы теоретической физики Гренобльского университета в местечке Лезуш в бывшем старинном имении, недалеко от небольшого курорт­ного города Шамони у подножья Монблана во французских Альпах.

Целью летней школы является ознакомление молодых физиков, недавно окончивших университет, и аспирантов, готовящих свои диссертации, с новейшими достижениями физики.

В первые годы своего существования сессии школы не имели определенной тематической направленности, однако в последние годы каждая сессия посвящалась изучению какой-либо одной из наиболее важных и актуальных проблем современной физики.

Отдельные сессии были посвящены, например, проблеме ядер­ных сил, физике элементарных частиц, теории относительности и гравитации, проблеме многих тел, физике плазмы. Темой сессии 1964 г. была квантовая радиофизика.

Для чтения лекций обычно приглашаются наиболее видные ученые из различных стран мира. В числе профессоров школы в разное время были Э. Ферми, В. Вайскопф, В. Паули, В. Шо-кли, Д. Юз, Р. Маршак, Н. Рамси, Ю. Швингер, Ч. Таунс, А. Джаван, Е. Вигнер и другие.

Число слушателей школы (их там называют «студентами») обычно ограничивается 30—40. Это ограничение связано главным образом с тем, чтобы дать возможность молодым физикам разных стран поближе познакомиться друг с другом и создать атмосферу плодотворных научных дискуссий как между «студентами», так и между «студентами» и профессорами. Сессии школы начинаются в первый понедельник июля и длятся восемь недель.

Большая часть лекций, прочитанных в школе, была записана и подготовлена к печати самими студентами с участием профессо­ров, которые обычно просматривали записи и вносили свои заме­чания, но не имели времени для обработки и редактирования.

Предлагаемые вниманию читателей лекции по квантовой опти­ке и радиофизике, состоящие из нескольких циклов, были прочи­таны летом 1964 г. В этих лекциях, носящих теоретический характер, рассматриваются преимущественно наиболее устоявшие­ся вопросы современной квантовой радиофизики и сравнительно мало места уделено экспериментальным исследованиям и работам проблематичного характера.

При подготовке русского издания часть циклов лекций была опущена. Это было обусловлено тем, что в настоящее время на рус­ском языке имеется уже значительное число книг по квантовой радиофизике, и каждая последующая публикация является целе­сообразной лишь в том случае, если ее содержание не слишком сильно перекрывается с ранее выпущенными. Так, например, интересные лекции проф. Н. Бломбергена по нелинейной оптике более подробно изложены в его недавно вышедшей книге ^х) и поэто­му не включены в настоящий сборник. Не включены также лекции проф. А. Джавана и Ж. Брюсселя, так как содержание их лекций в значительной степени уже знакомо советскому читателю по ранее выпущенным изданиям.

В настоящую книгу вошли следующие четыре цикла лекций.

1. «Квантовая теория излучения». Лектор — профессор Кали­форнийского университета Н. Кролль. Курс посвящен квантовой теории электромагнитного поля и квантовой теории взаимодействия света с веществом, процессов излучения и поглощения света, теории ширины спектральной линии. Изложение проф. Кролля отличает­ся общностью подхода, последовательностью и оригинальностью. Эта лекция может служить хорошим введением к курсу кванто­вой радиофизики, хотя сжатость изложения и некоторая пере­груженность формулами делают ее сложной для неподготовлен­ного читателя.
2. «Оптическая когерентность и статистика фотонов». Лектор — профессор Гарвардского университета Р. Глаубер. Этот цикл лекций посвящен статистике световых пучков и проблеме коге­рентности.

В своих лекциях проф. Глаубер следовал предложенной им и опубликованной в ряде статей концепции когерентности света. Теория когерентности строится на основе математического опреде­ления пространственно-временной функции корреляции состояний электромагнитного поля п-го порядка. В курсе было показано, что понятие когерентности, которое обычно используется в опти­ке, недостаточно для описания лазерного пучка и соответствует лишь когерентности первого порядка. Несколько первых лекций проф. Глаубер посвятил квантовомеханическому описанию фазы и амплитуды электромагнитного поля и формализму матрицы плотности применительно к фотонам.

3. «Теория оптических мазеров». Лектор — профессор Иельско-го университета У. Лэмб (автор известных работ по радиационному сдвигу уровней атомов).

Теория Лэмба является, по существу, феноменологической. Электромагнитное поле в резонаторе трактуется классически (т. е. теория не учитывает статистические флуктуации числа фотонов в си­стеме и, следовательно, квантовых шумов лазера), а активная среда рассматривается как свободные атомы, приобретающие в поле нели­нейный дипольный момент. Таким образом, поляризация среды описывается квантовомеханически с использованием формализма матрицы плотности. Соответствующая макроскопическая поля­ризация среды в свою очередь рассматривается как источник электромагнитного поля.

Наиболее интересным результатом теории является объясне­ние зависимости амплитуды и частоты генерации от различных параметров, характеризующих лазер. В частности, получены усло­вия одномодового режима работы, объяснены явления захвата частоты при перестройке резонатора, образование комбинационных частот и пульсация населенности уровней. Дискутируется вопрос о применимости скоростных уравнений при описании процессов в квантовых генераторах.

4. «Теория ширины линии». Лектор — профессор Центра ядер­ных исследований в Сакле Ж. Вантер. В лекциях развит матема­тический аппарат, позволяющий исследовать механизм уширения и релаксационные процессы в зависимости от различных физиче­ских условий.

Ценность лекций проф. Вантера состоит в том, что в них обобщен и систематизирован обширный материал, посвященный уширению спектральных лекций. Этот важный вопрос, по которому в науч­ных журналах опубликовано много статей, еще нигде последова­тельно не излагался.

При переводе и подготовке к изданию настоящих лекций встре­тились большие трудности, связанные с конспективным характером изложения, делавшим текст местами трудно понятным, и с боль­шим количеством ошибок и опечаток, имевшихся в американском издании, особенно в лекциях Кролля и Вантера. Безусловно, это обстоятельство, несмотря на стремления переводчиков и редакторов устранить недочеты, отразилось на качестве перевода.

Тематика публикуемых в переводе циклов лекций важна и актуальна; лекторы —известные ученые, внесшие значительный вклад в эти новые области физики и техники, что обеспечило вы­сокий научный уровень изложения материала.

Мы надеемся, что в целом эти лекции будут полезными и инте­ресными как для физиков и инженеров, работающих в области квантовой радиофизики, так и для аспирантов и студентов, специа­лизирующихся в этой области.

О. В. Богданкевич О. Н. Крохин