增光子相干态光场与二能级原子相互作用中的含时维格纳函数

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【国家自然科学基金】_wigner分布函数_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

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2014年 序号 1 2 3 4 5
2014年 科研热词 高阶厄密高斯模 量子光学 压缩态光场 光学参量放大器 wigner准概率分布函数 推荐指数 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
科研热词 推荐指数 频率 1 集合多晶体 1 量子玻尔兹曼方程 1 量子层析 1 量子修正项 1 重排 1 超声波速 1 织构系数 1 线性调频 1 算法 1 立方晶粒各向异性 1 真空压缩态光场 1 时频分析 1 弹性张量 1 平滑伪分布 1 平滑伪wigner-ville分布 1 局部放电 1 局域波分解 1 参数估计 1 分频谱 1 内蕴模式函数 1 光学参量振荡器 1 伪码 1 wigner分布函数 1 wigner分布 1 wigner准概率分布函数 1 clebsch-gordan表达式 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
科研热词 推荐指数 量子光学 3 边缘分布 3 wigner函数 3 维格纳分布函数 2 激光光学 2 大气湍流 2 大气光学 2 部分相干平顶光束 1 部分相干双曲正弦高斯光束 1 超声波测量 1 统计性质 1 织构系数 1 立方晶粒正交材料 1 玻色子 1 湍流距离 1 束宽扩展 1 斜程传输 1 截断光束 1 归一化因子 1 弹性张量 1 复高斯展开法 1 压缩相干态 1 创造者 1 光子数分布 1 介观rlc电路 1 二阶矩矩阵 1 weyl-wigner理论 1 tomogram函数 1 non-gaussian state, hermite polynomial, 1 squeezed m2因子 1 hermite多项式 1 clebsch-gordan表达式 1

多光子T-C模型中二项式光场与两纠缠原子相互作用的原子纠缠演化

多光子T-C模型中二项式光场与两纠缠原子相互作用的原子纠缠演化

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多 光 子 T— C模 型 中二 项 式 光 场 与 两 纠 缠 原 子 相 互 作 用 的 原 子 纠 缠 演 化
包 丽 ,萨 楚 尔夫 ,吴 淑梅
( 蒙 古 师 范 大 学 物 理 与 电子 信 息 学院 . 内 内蒙 古 呼 和 浩 特 0 02 ) 10 2
征值 [ 等. 4 近几十 年来 , 子光 学的重 大进 展之 一就 是构造 出许 多光 场 的非 经 典态 , 项 式光 场 就是 其 中之 量 二


二 项式 态定义 如下 : j


^A t1

IM> 一∑ l>0 <1M>0, I 7 / (<叩 , ) 一 卢
算结 果 表 明 , 项 式 光场 系数 影 响两 原 子 间 纠 缠 演 化 的周 期 性 , 5 n ( 一 0 l 2 … ) 二 在 n " , , , 以外 的 其 他 nr 附 近 的 l值
值域 内 出现 纠 缠 现 象 . 随着 光 场 系 数 日 的增 大 , 出现 纠 缠 现 象 的时 域 范 围逐 渐 增 加 , 两原 子 间 的退 纠缠 时 间 缩 短 . 原子 间 的偶 极 一偶 极 相 互 作 用 可 对 纠 缠 度 的 振 荡 和 纠 缠 度 的 大 小产 生 影 响 . 关键 词 :量子 光 学 ;纠 缠 原 子 ;二 项 式 光 场 ; 分 转 置 矩 阵 负 本 征 值 部
考 虑两个 二 能级原 子通过 多光子 跃迁 与单模 二 项式光 场 相互 作用 的理论 模 型 , 假设 两 原 子 的距 离 与场 波长相 当 , 因而原子 间 的偶极 一 偶 极相互 作用 不 可忽略 , 时系统 的哈 密顿 量可写 为 ( 方一 1 此 取 )

光电子技术(第二版)答案详解

光电子技术(第二版)答案详解

光电⼦技术(第⼆版)答案详解光电⼦技术(第⼆版)答案详解第⼀章1. 设在半径为 R c 的圆盘中⼼法线上,距盘圆中⼼为 l 0处有⼀个辐射强度为 I e 的点源 S ,如图所⽰。

试计算该点源发射到盘圆的辐射2.如图所⽰,设⼩⾯源的⾯积为 A s ,辐射亮度为 L e ,⾯源法线与 l 0的夹⾓为 s ;被照⾯的⾯积为 A c ,到⾯源 A s 的距离为 l 0。

若 c 为辐射在被照⾯ A c 的⼊射⾓,试计算⼩⾯源在 A c 上产⽣的辐射3. 假如有⼀个按朗伯余弦定律发射辐射的⼤扩展源(如红外装置⾯对的天空背景),其各处的辐亮度 L e 均相同,试计算该扩展源在⾯积为 A d 的探测器表⾯上产⽣的辐照度。

Ied e解:因为 edd dS Rcdd2 r sin 0且21 ll 02 R c 2l0 l 02R 2照度。

dI eA r cos r de d 可得辐射通量: d e LL 解:亮度定义 :强度定义 : I e在给定⽅向上⽴体⾓为:A c cos c dcl 02cdeL e A s cos s cos cdA答:由 L edd dAcos得dL e d dAcos ,且 dA d cosl2功率2 1 cos所以 e I e d2 I e 1第 1.2As则在⼩⾯源在 A c 上辐射照度E e则辐照度:E e L e 0l22rdr2 2 0d L e e e0 2 2 2 0elr4.霓虹灯发的光是热辐射吗?不是热辐射。

霓虹灯发的光是电致发光,在两端放置有电极的真空充⼊氖或氩等惰性⽓体,当两极间的电压增加到⼀定数值时,⽓体中的原⼦或离⼦受到被电场加速的电⼦的轰击,使原⼦中的电⼦受到激发。

当它由激发状态回复到正常状态会发光,这⼀过程称为电致发光过程。

6. 从⿊体辐射曲线图可以看出,不同温度下的⿊体辐射曲线的极⼤值处的波长m随温度T 的升⾼⽽减⼩。

试由普朗克热辐射公式导出T 常数m。

答:这⼀关系式称为维恩位移定律,其中常数为2.898 10-3m?K。

第六章经验力场模型 分子力学 - 南开大学结构化学精品课程

第六章经验力场模型 分子力学 - 南开大学结构化学精品课程
n 0 N N
MM2与MM3力场中取级数的前三项:
V3 V1 V2 V ( ) (1 cos ) (1 cos 2 ) (1 cos 3 ) 2 2 2
《量子化学与分子力学/分子模拟》 第六章 经验力场模型
N
ij 4 ij rij i 1 j i 1
N N
ij qq i j r 4 r 0 ij ij
12 6

第一项表示成键原子间的相互作用,第二项表示分子 中所有键角的贡献,用的均为谐振子模型,第三项为扭曲 势,表示键旋转时的能量变化,第四项是非键项,将计算所 有处于不同分子的以及同一分子中相距至少三个键的原子之 间的相互作用,在简单力场中,用库仑势描述静电相互作 用,Lennard-Jones势描述van der Waals作用。
Nankai University
《量子化学与分子力学/分子模拟》 第六章 经验力场模型
分子中每个原子一般具有独特的化学环 境,设法将其归类。 AMBER力场: O 羰基O OH 羟基(醇)O O2 羧酸或磷酸O OS 酯或醚O OW 水中的O UA United Atom force field AA All Atom force field
Nankai University
非键作用(范德华力) No-bonded interactions (van der Waals)
《量子化学与分子力学/分子模拟》 第六章 经验力场模型
一个简单力场的函数形式:
ki ki Vn 2 2 V (r ) (li li , 0 ) ( i i ,0 ) (1 cos(n )) angels 2 torsion 2 bond 2

原子物理复习指导

原子物理复习指导

原子物理学课外训练指导书第一章 原子的核式结构一、学习要点1.原子的质量和大小M A =ANA(g),R ~10-10m ,N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2.原子核式结构模型(1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验:装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4)α粒子散射理论: 库仑散射理论公式(会推导):θπεcot 42202Mv Zeb=卢瑟福散射公式: 2sin)Z ()41(42222θπεσΩ=d Mv ed ,θθπd d sin 2=Ω实验验证:A N n Mv t d dNμρθ=⎪⎭⎫⎝⎛∝Ω-- ; )21(,Z ,,2sin 220214,μ靶原子的摩尔质量(4)微分散射面的物理意义、总截面(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ:),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv er mα粒子正入射:2024Z 4Mv er mπε=,m r ~10-15-10-14m二、基本练习1.褚书课本P 20-21:(1).(2).(3).(4).(7); 2.选择(1)原子半径的数量级是:A .10-10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中A.绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒~3︒C.以小角散射为主也存在大角散射D.以大角散射为主也存在小角散射 (3)进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明:A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立 (4)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰,测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍?A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为(m ): A.5.91010-⨯ B.3.01210-⨯ C.5.9⨯10-12 D.5.9⨯10-14(6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍?A.2B.1/2C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少?A. 16B..8C.4D.2(8)在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为:A .4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8(9)在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使:A.质子的速度与α粒子的相同; B .质子的能量与α粒子的相同; C .质子的速度是α粒子的一半; D .质子的能量是α粒子的一半2.简答题(1)什么是电子?简述密立根油滴实验.(2)简述卢瑟福原子有核模型的要点.(3)简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么? (4)什么是微分散射截面?简述其物理意义. 3.计算题:(1)当一束能量为4.8Mev 的α粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm 的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个α粒子试求:①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个α粒子?②若α粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个α粒子?③α粒子能量仍为4.8MeV ,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个α粒子?(ρ金=19.3g/cm 3 ρ铅=27g /cm 3;A 金=179 ,A 铝=27,Z 金=79 Z 铝=13)(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.(3)10Mev 的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29, 试求质子散射角为900时的瞄准距离b 和最接近于核的距离r m .第二章 玻尔氢原子理论一、学习要点:1.氢原子光谱:线状谱、五个线系(记住名称、顺序)、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2nR n T =、并合原则:)()(~n T m T -=ν2.玻尔氢原子理论:(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容(记熟) (2)圆轨道理论(会推导):氢原子中假设原子核静止,电子绕核作匀速率圆周运动220022220A529,04,ZZ 4≈===em a na nem r e e n πεπε;13714,ZZ 40202≈===cenc nec en πεααπευ;()n hcT nhc R ne m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε,n=1.2.3……(3)实验验证:(a )氢原子五个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R c h em R e -==∞∞νπεπ (会推导)非量子化轨道跃迁 )(212n E E mvh -+=∞ν(b )夫-赫实验:装置、.结果及分析;原子的电离电势、激发电势 3.类氢离子(+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等)(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理(会推导):计及原子核的运动,电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze nr n22204μπε =.能量224222Z )41(neE n μπε-=,里德伯常数变化Mm R R e A+=∞11重氢(氘)的发现 4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件q q n h n pdq ,⎰=为整数ann b n em a ne m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422,n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn一定,n E 一定,长半轴一定,有n 个短半轴,有n 个椭圆轨道(状态),即n E 为n 度简并5空间量子化:(1)旧量子论中的三个量子数n ,m n n =ψϕ,的名称、取值范围、物理量表达式、几何参量表达式(2)空间量子化(ϕP 空间取向)、电子的轨道磁矩(旧量子论)、斯特恩—盖拉赫实验6.玻尔对应原理及玻尔理论的地位 二、基本练习(共29题)1.楮书P76--77 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) 2.选择题(1)若氢原子被激发到主量子数为n 的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为:A .n-1B .n(n-1)/2C .n(n+1)/2D .n(2)氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为:A.R/4 和R/9B.R 和R/4C.4/R 和9/RD.1/R 和4/R (3)氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为: A .3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e(4)氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是:A .13.6V 和10.2V ;B –13.6V 和-10.2V ; C.13.6V 和3.4V ; D. –13.6V 和-3.4V (5)由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是:A.5.291010-⨯mB.0.529×10-10mC. 5.29×10-12mD.529×10-12m (6)根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则:A.可能出现10条谱线,分别属四个线系B.可能出现9条谱线,分别属3个线系C.可能出现11条谱线,分别属5个线系D.可能出现1条谱线,属赖曼系 (7)欲使处于激发态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量(eV )?A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线?A.1B.6C.4D.3(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A .0.66 eV B.12.09eV C.10.2eV D.12.57eV(10)用能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线(不考虑自旋);A .3 B.10 C.1 D.4(11)有速度为1.875m/s 106⨯的自由电子被一质子俘获,放出一个光子而形成基态氢原子,则光子的频率(Hz )为:A .3.3⨯1015; B.2.4⨯1015 ; C.5.7⨯1015; D.2.1⨯1016. (12)按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的: A.1/10倍 B.1/100倍 C .1/137倍 D.1/237倍 (13)玻尔磁子Bμ为多少焦耳/特斯拉?A .0.9271910-⨯ B.0.9272110-⨯ C. 0.9272310-⨯ D .0.9272510-⨯(14)已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的―正电子素‖那么该―正电子素‖由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为:A .3∞R /8 B.3∞R /4 C.8/3∞R D.4/3∞R(15)象μ-子(带有一个单位负电荷)通过物质时,有些在核附近的轨道上将被俘获而形成μ-原子,那么μ-原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为(μ-子的质量为m=206m e )A.1/206B.1/(206)2C.206D.2062(16)电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为: A.-3.4eV B.+3.4eV C.+6.8eV D.-6.8eV (17)根据玻尔理论可知,氦离子H e +的第一轨道半径是: A .20a B. 40a C. 0a /2 D. 0a /4(18)一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态(n=2)时电子的轨道半径为:A.0.53⨯10-10mB.1.06⨯10-10mC.2.12⨯10-10mD.0.26⨯10-10m(19)假设氦原子(Z=2)的一个电子已被电离,如果还想把另一个电子电离,若以eV 为单位至少需提供的能量为:A .54.4 B.-54.4 C.13.6 D.3.4 (20)在H e +离子中基态电子的结合能是:A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV (21)夫—赫实验的结果表明:A 电子自旋的存在;B 原子能量量子化C 原子具有磁性;D 原子角动量量子化 (22)夫—赫实验使用的充气三极管是在:A.相对阴极来说板极上加正向电压,栅极上加负电压;B.板极相对栅极是负电压,栅极相对阴极是正电压;C.板极相对栅极是正电压,栅极相对阴极是负电压;D.相对阴极来说板极加负电压,栅极加正电压(23)处于基态的氢原子被能量为12.09eV 的光子激发后,其轨道半径增为原来的 A .4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍(24)氢原子处于基态吸收1λ=1026Å的光子后电子的轨道磁矩为原来的( )倍: A .3; B. 2; C.不变; D.93.简答题(1)19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾?(1999长春光机所)(2)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式.(1998南开大学)(3)写出下列物理量的符号及其推荐值(用国际单位制):真空的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力恒量. (2000南开大学) (4)解释下列概念:光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.(5)简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足. 4.计算题(1)单色光照射使处于基态的氢原子激发,受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线.问:①入射光的能量为多少?②其中波长最长的一条谱线的波长为多少?(hc=12400eV·Å)(2)已知一对正负电子绕共同质心转动会形成类似氢原子结构-正电子素.试求: ①正电子素处于基态时正负电子间的距离; ②n=5时正电子素的电离能(已知玻尔半径0a =0.529Å).(3)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场B的平面内运动时,试用玻尔理论求电子动态轨道半径和能级(提示:Bv m E e n⋅-=ϕμ221 ; n me 2 =ϕμ n p =ϕ)(4)氢原子巴尔末系的第一条谱线与He +离子毕克林系的第二条谱线(6→4)两者之间的波长差是多少?(R H =1.09678×10-3Å, R He =1.09722×10-3Å)(5)设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线αH 的波长为αλ,第二条谱线βH 的波长为βλ,试证明:帕邢系的第一条谱线的波长为βαβαλλλλλ-=.(2000.上海大学)(6)一个光子电离处于基态的氢原子,被电离的自由电子又被氦原子核俘获,形成处于2=n 能级的氦离子He +,同时放出波长为500nm 的光子,求原入射光子的能量和自由电子的动能,并用能级图表示整个过程.(1997北京师大)(7)在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁,如108=n 与109=n 之间,请计算此跃迁的波长和频率. (1997.中科院)(8) He +离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系αH 线相近. 为使基态的He +离子激发并发出这条谱线,必须至少用多大的动能的电子去轰击它?(2001.中科院)(9)试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度、轨道半径、氢原子的电离电势和里德伯常数. (1999.中科院)(10)计算氢原子中电子从量子数为n 的状态跃迁到1-n 的状态时所发出谱线的频率. (2001.中科院固体所)第三章 量子力学初步一、学习要点1.德布罗意假设:(1)内容:ων ==h E ,n k k hp λπλ2,===(2)试验验证:戴维孙—革末试验电子 λ=VmeVh 26.122≈(Å)2.测不准关系:2≥∆⋅∆x p x , 2≥∆⋅∆E t ;3.波函数及其统计解释、标准条件、归一化条件 薛定谔方程、定态薛定谔方程、定态波函数、定态4量子力学对氢原子的处理轨道角动量()1,,2,1,0,1-=+=n l l l p l ,l 称为轨道角量子数,轨道角量子数l =0 1 2 3 4 …n-1 电 子 态 s p d f g … 原 子 态S PD FG…能量()n hcT nhc R ne m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε,n=1.2.3……轨道投影角动量()l l l l m m p l l lz ,1,,1,0,,1,,----== ,称轨道磁量子数,表征轨道角动量对外场方向的取向,轨道角动量对外场方向的投影图描述电子空间运动的三个量子数l m l n ,,的名称、取值范围、所表征的物理量表达式二、基本练习1.楮书 P 113习题①②③ 2.选择题(1)为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了:A.电子的波动性和粒子性B.电子的波动性C.电子的粒子性D.所有粒子具有二项性(2)德布罗意假设可归结为下列关系式: A .E=h υ, p =λh; B.E=ω ,P=κ ; C. E=h υ ,p =λ; D. E=ω ,p=λ(3)为使电子的德布罗意假设波长为100埃,应加多大的加速电压:A .11.51⨯106V ; B.24.4V ; C.24.4⨯105V ; D.15.1V (4)基于德布罗意假设得出的公式V26.12=λÅ的适用条件是:A.自由电子,非相对论近似;B.一切实物粒子,非相对论近似;C.被电场束缚的电子,相对论结果; D 带电的任何粒子,非相对论近似(5)如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为(以焦耳为单位):A .10-34; B.10-27; C.10-24; D.10-30(6)将一质子束缚在10-13cm 的线度内,则估计其动能的量级为: A. eV ; B. MeV ; C. GeV , D.10-20J(7)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述. 不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数n 时,对应的状态数是:A .2n; B.2n+1; C.n 2; D.2n 2(8)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为:A.n 2; B.2n; C.l ; D.2l +1(9)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为:A.2(2l +1);B.2l +1;C. n;D.n 2(10)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子当nl m 确定后对应的状态数为:A.1;B.2;C.2l +1;D. n3.简答题(1)波恩对波函数作出什么样的解释?(长春光机所1999)(2)请回答测不准关系的主要内容和物理实质.(长春光机所1998)(3)为什么说德布罗意是量子力学的创始人?贡献如何?(长春光机所1999) (4)何谓定态?定态波函数具有何种形式?(5)波函数满足标准条件是什么?写出波函数的归一化条件. 4.计算题(1)电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为U 的静电场加速后,其德布罗意波长为0A 4.0,求加速电势差U .(上海大学.2002)(2)试画出2=l时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图,并标出电子轨道角动量在外磁场方向z 的投影的各种可能值.(中山大学1993)第四章 碱金属原子一、学习要点1.碱金属原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系(漫)、第二辅线系(锐)、柏格曼系(基) 共振线、线系限波数、波数表达式 (2)光谱项()()222222Z Z nR nR n RnR Tl σ-==∆-==**;σ-=∆-=∆-=**Z Z,ll n n n n(3)起始主量子数Li:n=2 ; Na:n=3 ; K:n=4 ; Rb:n=5 ;Cs:n=6 ; Fr:n=7 (4)碱金属原子能级.选择定则1±=∆l(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因 2.电子自旋(1)实验基础与内容:电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角动量()21(,1=+=s s s p s称自旋角量子数)和自旋磁矩Bs s esp m e μμμ3,=-=.自旋投影角动量21,±==s s sz m m p 称自旋磁量子数(2)单电子角动量耦合:总角动量()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=≠±=+=0,210,21,1l l l j j j p j,称总角量子数(内量子数、副量子数;总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ,称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数:强场:s l m m l n ,,,;弱场:j m j l n ,,,原子态(光谱项)符号 j s L n12+S态不分裂, ,,,,G F D P 态分裂为两层3.碱金属原子光谱和能级的精细结构: (1)原因:电子自旋—轨道的相互作用(2)能级和光谱项的裂距; (3)选择定则:1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图 4.氢原子光谱和能级的精细结构:(1)原因:相对论效应和电子自旋-轨道相互作用; (2)狄拉克能级公式;(3)赖曼系第一条谱线和巴尔末线系αH 线的精细分裂; (4)蓝姆移动 二.基本练习:1.褚书P143 1.2.3.4.5.6.7 2.选择题:(1)单个f 电子总角动量量子数的可能值为: A. j =3,2,1,0; B .j=±3; C. j= ±7/2 , ± 5/2; D. j= 5/2 ,7/2 (2)单个d 电子的总角动量投影的可能值为: A.2 ,3 ; B.3 ,4 ; C.235,215; D. 3/2, 5/2 .(3)已知一个价电子的21,1==s l ,试由s l j m m m +=求j m 的可能值: A .3/2,1/2 ,-1/2 ,-3/2 ; B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2; D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;(4)锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有:A.主线系;B.第一辅线系;C.第二辅线系;D.柏格曼系(5)锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正确表达式应为:A.nP S -=2~ν;B. S nP 2~→=ν; C .nP S →=2~ν; D .S nP 2~-=ν (6)碱金属原子的光谱项为:A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n 2; C .T=R/n *2; D. T=RZ *2/n*2(7)锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线(不考虑精细结构)?A.一条B.三条C.四条D.六条(8)已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限波长为3519埃,则Li 原子的电离电势为:A .5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V (9)钠原子基项3S 的量子改正数为1.37,试确定该原子的电离电势: A.0.514V ; B.1.51V ; C.5.12V ; D.9.14V (10)碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生: A.相对论效应 B.原子实的极化C.价电子的轨道贯穿D.价电子的自旋-轨道相互作用 (11)产生钠的两条黄谱线的跃迁是:A.2P 3/2→2S 1/2 , 2P 1/2→2S 1/2;B. 2S 1/2→2P 1/2 , 2S 1/2→2P 3/2;C. 2D 3/2→2P 1/2, 2D 3/2→2P 3/2;D. 2D 3/2→2P 1/2 , 2D 3/2→2P 3/2(12)若已知K 原子共振线双重成分的波长等于7698.98埃和7664.9埃,则该原子4p能级的裂距为多少eV ?A.7.4×10-2; B .7.4×10-3; C .7.4×10-4; D .7.4×10-5.(13)对锂原子主线系的谱线,考虑精细结构后,其波数公式的正确表达式应为: A.ν~= 22S 1/2-n 2P 1/2 ν~= 22S 1/2-n 2P 3/2 B. ν~= 22S 1/2→n 2P 3/2 ν~= 22S 1/2→n 2P 1/2C. ν~= n 2P 3/2-22S 1/2 ν~= n 2P 1/2-22S 3/2D. ν~= n 2P 3/2→n 2P 3/2 ν~= n 2P 1/2→n 21/2(14)碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因: A.电子自旋的存在 B.观察仪器分辨率的提高C.选择定则的提出D.轨道角动量的量子化(15)已知钠光谱的主线系的第一条谱线由λ1=5890埃和λ2=5896埃的双线组成,则第二辅线系极限的双线间距(以电子伏特为单位):A.0;B.2.14⨯10-3; C.2.07⨯10-3; D.3.42⨯10-2(16)考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系?A.主线系;B.锐线系;C.漫线系;D.基线系(17)如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为: A.0=∆l ; B. 0=∆l 或±1; C. 1±=∆l ; D. 1=∆l(18)碱金属原子的价电子处于n =3, l =1的状态,其精细结构的状态符号应为: A .32S 1/2.32S 3/2; B.3P 1/2.3P 3/2; C .32P 1/2.32P 3/2; D .32D 3/2.32D 5/2 (19)下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的:A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/2.32D 5/2(20)对碱金属原子的精细结构12S 1/2 12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/2这些状态中实际存在的是:A.12S 1/2,32D 5/2,42F 5/2;B.12S 1/2 ,12P 1/2, 42F 5/2;C.12P 1/2,32D 5/2,22D 3/2;D.32D 5/2,42F 5/2,32D 3/2(21)氢原子光谱形成的精细结构(不考虑蓝姆移动)是由于:A.自旋-轨道耦合B.相对论修正和极化贯穿C.自旋-轨道耦合和相对论修正D.极化.贯穿.自旋-轨道耦合和相对论修正 (22)对氢原子考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为: A.二条 B.三条 C.五条 D.不分裂 (23)考虑精细结构,不考虑蓝姆位移,氢光谱Hα线应具有:A.双线B.三线C.五线D.七线(24)氢原子巴尔末系的谱线,计及精细结构以后,每一条谱线都分裂为五个,但如果再考虑蓝姆位移其谱线分裂条数为:A.五条B.六条C.七条D.八条(25)已知锂原子主线系最长波长为λ1=67074埃,第二辅线系的线系限波长为λ∞=3519埃,则锂原子的第一激发电势和电离电势依次为(已知R =1.09729⨯107m -1)A.0.85eV ,5.38eV ;B.1.85V ,5.38V ;C.0.85V ,5.38VD.13.85eV ,5.38eV(26)钠原子由nS 跃迁到3P 态和由nD 跃迁到3P 态产生的谱线分别属于: A.第一辅线系和基线系 B.柏格曼系和锐线系 C.主线系和第一辅线系 D.第二辅线系和漫线系 (27)d 电子的总角动量取值可能为: A.215,235; B .23,215; C.235,263; D. 2,63.简答题(1)碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么?造成碱金属原子精细能级的原因是什么?为什么S态不分裂,,,,,GFDP态分裂为两层?(2)造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么?(3)试由氢原子能量的狄拉克公式出发,画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图,并写出各自成分的波数表达式(4)在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数?试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式?在弱磁场下情况如何?试回答上面的问题.(5)简述碱金属原子光谱的精细结构(实验现象及解释).4.计算题(1)锂原子的基态光谱项值T2S=43484cm-1,若已知直接跃迁3P→3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线?求出这些谱线的波长(R =10972⨯10-3埃-1)(2)已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.(北大1986)(3)锂原子的基态是S2,当处于D3激发态的锂原子向低能级跃迁时,可能产生几条谱线(不考虑精细结构)?这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的?同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图,在图中标出各能级的光谱项符号,并用箭头都标出各种可能的跃迁. (中科院2001)(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式.②已知:35.1=∆s ,86.0=∆p,01.0=∆d,求钠原子的电离电势.③若不考虑精细结构,则钠原子自D3态向低能级跃迁时,可产生几条谱线?是哪两个能级间的跃迁?各对应哪个线系的谱线?④若考虑精细结构,则上问中谱线分别是几线结构?用光谱项表达式表示出相应的跃迁.(中科院1998)第五章多电子原子一、学习要点1.氦原子和碱土金属原子:(1)氦原子光谱和能级(正氦(三重态)、仲氦(单态))(2)镁原子光谱和能级2.重点掌握L-S耦合,了解j-j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理;4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则;5.复杂原子光谱的一般规律:位移律、交替律、三个电子的角动量耦合、普用选择定则(电子组态的跃迁选择定则,又称宇称跃迁选择定则,或拉波特定则;L-S耦合选择定则等)6.氦氖激光器二、基本练习1.褚书P168-169习题1.2.3.4.5.6.7.82.选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是:A.第一激发态不能自发的跃迁到基态;B.1s2p 3P2,1,0能级是正常顺序;C.基态与第一激发态能量相差很大;D.三重态与单态之间没有跃迁(2)氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为:A.0;B.2;C.3;D.1(3)氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为:A.3;B.4;C.6;D.5(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线;B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线;C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.(5)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态?A.1P1;B.3P1 ;C.3S1; D.1S0;(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态:A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态;B.为n1pn2s 3D2,1,0和n1pn2s 1D1;C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态;D.为n1pn2s 3P2,1,0和n1pn2s 1P1.(7)C++离子由2s3p 3P2,1,0到2s3s 3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线?A.6条;B.3条;C.2条;D.1条.(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(9)泡利不相容原理说:A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中;B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中;C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.(10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L-S耦合可得到其原子态的个数是:A.1;B.3;C.4;D.6.(11)4D3/2 态的轨道角动量的平方值是:A.-3 2 ; B.6 2; C.-2 2; D.2 2(12)一个p电子与一个 s电子在L-S耦合下可能有原子态为:A.3P0,1,2, 3S1 ;B.3P0,1,2 , 1S0;C.1P1, 3P0,1,2 ;D.3S1 ,1P1(13)设原子的两个价电子是p电子和d电子,在L-S耦合下可能的原子态有:A.4个;B.9个;C.12个;D.15个;(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有:A.1P 3P 1F 3F; B. 1P1D 1F 3P3D 3F;C.3F 1F; D.1S 1P1D 3S 3P3D.(15)硼(Z=5)的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为:A.2s2pB.2s2sC.1s2sD.2p3s(16)铍(Be)原子若处于第一激发态,则其电子组态:A.2s2s;B.2s3p;C.1s2p;D.2s2p(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为:A.2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:A.1s2p ,1s1pB.1s2p,2d3p C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s(19)电子组态1s2p 所构成的原子态应为:A1s2p 1P 1 , 1s2p 3P 2,1,0 B.1s2p 1S 0 ,1s2p 3S 1C1s2p 1S 0, 1s2p 1P 1 , 1s2p 3S 1 , 1s2p 3P 2,1,0; D.1s2p 1S 0,1s2p 1P 1(20)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F 2;B.4P 5/2;C.2F 7/2;D.3D 1/2(21)试判断原子态:1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的?A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1(22)在铍原子中,如果3D 1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d 3D 1,2,3到2s2p 3P 2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线?A .6 B.3 C.2 D.9(23)有状态2p3d 3P 2s3p 3P 的跃迁:A.可产生9条谱线B.可产生7条谱线C 可产生6条谱线 D.不能发生(24)已知Cl (Z=17)原子的电子组态是1s 22s 22p 63p 5,则其原子态是:A.2P 1/2;B.4P 1/2 ;C.2P 3/2;D.4P 3/2(25) 原子处在多重性为5,J 的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值: A. 6; B. 12; C. 15; D. 30(26)试确定D 3/2谱项可能的多重性:A.1,3,5,7;B.2,4,6,8; C .3,5,7; D.2,4,6.(27)某系统中有三个电子分别处于s 态.p 态.d 态,该系统可能有的光谱项个数是:A .7; B.17; C.8; D.18(28)钙原子的能级应该有几重结构?A .双重; B.一、三重; C.二、四重; D.单重3.简答题(1)简要解释下列概念:保里不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.(2)L-S 耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p ,可能形成哪些原子态?若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列?并画出此原子由电子组态2p3p 向2p3s 可能产生的跃迁.(首都师大1998)(3)写出两个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(4)写出两个同科d 电子形成的原子态,那一个能级最低?(5)写出5个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(6)写出4个同科p 电子形成的原子态,那一个能级最低?(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s 若其中一个电子被激发到7s 态(中间有6p 态)由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁?画出能级跃迁图.(8)某系统由一个d 电子和一个2P 3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.(9)某系统由spd 电子构成,试写出它的光谱项.(10)碳原子的一个价电子被激发到3d 态,①写出该受激原子的电子组态以及它们在L —S 耦合下形成的原子态; ②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为什么?第六章 磁场中的原子一、学习要点1.原子有效磁矩 J J P m eg 2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g (会推导) 2.外磁场对原子的作用:(1)拉莫尔进动圆频率(会推导): B m eg e L 2=ω(2)原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mc eB L L g M mc eB g M TJ J ≈===∆ππ 能级分裂图 (3)史—盖实验;原子束在非均匀磁场中的分裂B J g M v L dz dB m s μ221⎪⎭⎫ ⎝⎛-=,(m 为原子质量) (4)塞曼效应:光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使原能级产生新的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应:在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应:弱磁场下:Na 黄光:D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/2(1分为6);D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/2(1分为4)Li ( 2D 3/2→2P 1/2)格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况③帕邢—贝克效应:强磁场中反常塞曼效应变为正常塞曼效应()()B M MB E B S L S L μμμ2+=⋅+-=∆ ,()L M M S L ~2~∆+∆=∆ν,1,0,0±=∆=∆L S M M ()L L ~,0,~~~0-+=νν (5)顺磁共振、物质的磁性二、基本练习1.楮书P197 ①—⑧ P198⑩⑾2.选择题(1)在正常塞曼效应中,沿磁场方向观察时将看到几条谱线:A .0; B.1; C.2; D.3(2)正常塞曼效应总是对应三条谱线,是因为:A .每个能级在外磁场中劈裂成三个; B.不同能级的郎德因子g 大小不同;C .每个能级在外场中劈裂后的间隔相同; D.因为只有三种跃迁(3)B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩(g =2/3)是。

人教版高中物理选修3-5第17章《光的波粒二象性》知识点总结

人教版高中物理选修3-5第17章《光的波粒二象性》知识点总结

第十七章:波粒二象性一、黑体辐射规律1、黑体:只吸收外来电磁波而不反射的理想物体2、黑体辐射的特点黑体的辐射强度按波长分布只与温度有关,与物体的材料和表面形状无关(一般物体的辐射强度按波长分布除与温度有关外,还与物体的材料、表面形状有关);3、黑体辐射规律:① 随着温度的升高,任意波长的辐射强度都加强② 随着温度的升高,辐射强度的极大值向着波长减小的方向进行;4、普朗克的量子说:透过黑体辐射规律,普朗克认为:电磁皮的辐射和吸收,是不连续的,而是一份一份地进行的,每份叫一个能量子,能量为γεh =。

爱因斯坦受其启发,提出了光子说:光的传播和吸收也是一份一份地进行的,每一份叫一个光子,其能量为νεh =二、光电效应:说明了光具有粒子性,同时说明了光子具有能量1、光电效应现象紫外光照射锌板,锌板的电子获得足够的光子能量,挣脱金属正离子引力,脱离锌板成为光电子;锌板因失去电子而带上正电,于是与锌板相连的验电器也带上正电,金属箔张开。

2、实验原理电路图3、规律:① 存在饱和电流饱和电流:在光电管两端加正向电压时,单位时间到达阳极A 的光电子数增多,光电流越大;但当逸出的光电子全部到达阳极后,再增加正向电压,光电流就达到最大饱和值,称为饱和电流。

② 存在遏止电压在光电管两端加反向电压时,单位时间内到达阳极A 的光电子数减少,光电流减小;当反射电压达到某一值U C 时,光电流减小为零,U C 就叫“遏止电压”。

③ 存在截止频率a 、 截止频率的定义:任何一种金属都有一个极限频率ν0,入射光的频率低于 “极限频率”ν0时,无论入射光多强,都不能发生光电效应,这个极限频率称为 截止频率。

b 、“逸出功”定义:电子从金属表面脱离金属所需克服金属正离子的引力所做的最小功。

要发生光电效应,入射光的能量(h ν)要大于 “逸出功(W )” 即: 00W hv =④ 光电效应的“瞬时性”——因光电效应发生的时间,即为一个光子与一个电子能量交换 的时间,所以不管光强度如何,发生光电效应的时间极短,不超过10-9s 。

半导体物理学(刘恩科第七版)课后答案(完整版)-阳光大学生网

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2. 试证明实际硅、锗中导带底附近状态密度公式为式(3-6) 。
2.证明:si、Ge 半导体的E(IC) ~ K关系为
2 2 h 2 k x k y k z2 E( EC ( ) C k) 2 mt ml ' 令k x ( 1 ma m 1 m 1 ' ) 2 kx , ky ( a ) 2 k y , k z' ( a ) 2 k z mt mt ml
2 8 mn l
1 Z0 V 4 (
Ec
100 h 2
2 8 mn l
EC * n
g ( E )dE
3 2
EC

2
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1 * 3 2m n 2 2 ) ( E E ) dE C 2 h
2m ) h2
2 ( E EC ) 3
3
Ec Ec
100h 2 2 8mn L
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第三章习题
1. 计算能量在 E=Ec 到 E E C 解:
100h 2 之间单位体积中的量子态数。 2 8m * nL
1 * 3 2m n 2 g ( E ) 4 ( 2 ) ( E EC ) 2 V h dZ g ( E )dE dZ 单位体积内的量子态数Z 0 V Ec 100 h 2
所以布里渊区边界为 k ( 2n 1)

a 2 2 ma 2
(2)能带宽度为 E(k ) MAX E ( k ) MIN (3)电子在波矢 k 状态的速度 v (4)电子的有效质量

二能级原子与增光子相干态光场相互作用的非经典特性

二能级原子与增光子相干态光场相互作用的非经典特性

光 子 数 增 大 时 ( 2 ,原 子 布 居 概 率 随时 间变 化 呈 现 周 期 性 的 塌 缩 与 恢 复 , 原 子 偶 极 矩 分 量 在 增 光 子 研≤ ) 而
数 m= 12时 产生 压缩 . , 关 键 词 : 子 光 学 ; 光 子 Jn sC mmi 量 多 a e~ u n g模 型 ; 缩 与 恢 复 ; 子 偶 极 矩 压 缩 塌 原
mo e v e n g n r td wh n m ntha e b e e e a e e : 1, 2.
Ke r s q a t m p is;mutp o o a e — Байду номын сангаас mig mo e ;t e r vv la d c l p e; y wo d : u n u o t c l h t n J n sCu i n d l h e ia n o l s a
摘 要 : 过 建 立 二 能 级 原 子 与增 光 子 相 干 态 光 场 相 互 作 用 的 多 光 子 JnsC mmig模 型 , 数 值 模 拟 方 法 研 通 ae— u n 用 究 原 子 布 居 概 率 随 增 光 子 数 的 变 化 特 性 , 讨 论 了 原 子 偶 极 矩 正 交 分量 的 压 缩 效 应 . 算 结 果 表 明 , 增 并 计 在
Ab ta t By f u dn utp o o a e — mm ig mo e f a t —e e t m n e a tn sr c : o n ig m lih t n J n sCu n d lo wo lv la o it rc ig
wih ph on a de o e e iht,t e a o c i v r i n i t did wih u i g t e t c i e o t ot — d d c h r ntlg h t mi n e s o s s u e t s n h e hn qu f

《量子光学》课程教学大纲

《量子光学》课程教学大纲

《量子光学》课程教学大纲一、中文课程简介(含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容)量子光学()是高校理科物理专业学术型硕士的专业选修课之一。

本课程48学时,3学分。

主要内容包括:量子力学基础、经典电磁场与原子的相互作用、电磁场物理量的算符表示、电磁场的量子态、电磁场量子态在相干态表象中的表示、电磁场的相干性、量子电磁场与原子的相互作用、量子光学的发展历史和研究前沿、量子光学相关科技的发展历史和研究前沿几部分。

二、英文课程简介(含课程名、课程编号、学分、总学时、课程内容概要等内容)Quantum Optics () is one of the specialized optional courses for academic master in Department of Physics. It has 48 periods and 3 credits. The major elements of Quantum Optics are quantum mechanics theory, the interaction between classical electromagnetic field and atom, operators of electromagnetic field, quantum states of electromagnetic field, the representation in coherence state for quantum states of electromagnetic field, the coherence of electromagnetic field, the interaction between quantum electromagnetic field and atom, the history and frontier of Quantum Optics and its application.三、教学目标1 通过本课程的学习,掌握量子光学的基本概念和基本规律,为后续的科学研究打下必要的量子光学基础。

物理电子学激光物理学知识点

物理电子学激光物理学知识点

光学章动如果以一个前沿上升时间极短的方形强激光脉冲入射到共振吸收介质时,发现经过介质后的透射光脉冲不再是简单的方形脉冲,而是在脉冲的前沿呈现出周期性的减幅振荡。

光学自感应衰减当某种介质受一恒定得共振激光场的作用,经过一段时间达到稳定状态后,突然终止这种作用,由于共振介质内的感应极化波场并不马上消失,而是继续辐射出相干波场,只是光强随时间衰减很快。

光子回波满足相干作用条件下,如果有两个强短光脉冲相继入射到共振吸收介质中,其中第一个脉冲为π/2脉冲,第二个脉冲为π脉冲,两个脉冲的间隔满足,,则在第二个脉冲通过介质后的一定时刻,介质将在空间确定方向上发射出第三个相干定向光脉冲。

频率牵引振荡频率向介质辐射频率ω方向移动旋波近似光频下,ω+ν非常大,忽略高频,仅保留共振项。

绝热近似若原子弛豫时间很短,对光场的技法是瞬时的。

二能级近似把所有能级之间的作用看做二能级之间等效的近似作用。

慢变振幅近似光场频率ν很大,可认为在一个光场周期内的电场为常数。

频率烧孔效应一般气体激光器采用驻波腔,光在腔内来回传播,原子的速度为±v,这样向+z方向传播的光子与速度为v的原子发生共振,使该群原子发生增益饱和;而同样频率的光经反射后沿-z 方向传播,与速度为-v的原子发生共振导致增益饱和。

从而在增益曲线上出现了频率烧孔。

空间烧孔由于受激辐射速率参数R是空间坐标z的周期的周期函数,而此时算的的粒子布居差方程为:,所以在驻波波腹处,光强最强,R最大粒子反转数下降的最多;在驻波波节处,光强为零,粒子数基本上没有变化,于是粒子反转数相对于z的变化曲线将出现周期性的凹陷,称为空间烧孔效应。

拉比振荡布洛赫矢量B绕β轴旋进,在k轴上的ω分量做周期性振荡,即翻转粒子数随时间周期变化。

自感应透明当入射光脉冲面积为π的偶数倍时,光脉冲在共振吸收介质吸收介质中传播其面积值不变,即介质对光脉冲呈现出完全透明的特点。

海森堡绘景、薛定谔绘景以及它们之间的关系海森堡绘景:固定态矢,是基矢运动的描述方式,即算符是运动的,而量子态不相依于时间。

频率变化光场与二能级原子相互作用的原子算符压缩

频率变化光场与二能级原子相互作用的原子算符压缩

NOV . 2 0 1 3
VO 1 . 1 9 NO. 4
网络 出版时间: 2 0 1 3—1 2—1 9 2 0 : 1 6 网络出版地址 : h t t p : / / w w w . c n k i . n e t / k c m s / d e t a i V3 4 . I 1 5 0 . N. 2 0 1 3 1 2 1 9 . 2 0 1 6 . 0 1 9 . h t m l
频率变化光场与二能 级原子相 互作用的 原子 算符压缩
吴卫锋 , 桂传友 , 臧 学平 , 江海锋
( 池州学院 1 .机械 与电子工程系 ; 2 . 光 电信息交叉研究中心 , 安徽 池州 2 4 7 0 0 0 )

要 :在旋波近似下 , 考虑光场频率随时间作正弦函数变化 , 研究了二能级原子与变频相干态 光场相互作用 系统
式( 1 )中 为单模 光场 的频 率 , 。 是 原子 的跃 迁

频率 , 设 定 = 0 , + t ) , 0 1=∞ 0 , o l 是共 振情
况下 光 场 的频 率 , g是 二 能 级 原 子 与 光 场 之 间 的
个二 能级 原 子 与单 模 光 场 的 相互 作 用 系统 , 揭 示 了 系统 的非 经 典 特 性 , 如 原 子 布 居 数 反 转 的 崩 塌 I 6 J , 光 子聚束 与 反 聚束 " J , 原 子算 符 的压缩
表示 原 子算符 的态 矢
果表 明 : 原子 算符 的压 缩 量 受 光 场 频 率 变 化 的调 制, 场频 变化 的 幅值 与 角 频 率 对 压 缩 量 的周 期 性
有 一 定影 响 。
1 模型与演化计 算
把 系统 的哈密 顿量 分解 为

原子分子光学

原子分子光学

1原子分子光学——基本概念、原理及其最新进展2内容一、引言二、原子的激光冷却三、原子囚禁六、分子光学的探索四、原子BEC五、应用原子光学3一、引言学习过的光学课:普通物理(光学部分)、非线性光学、量子光学、信息光学……光具有波粒二相性:粒子性和波动性光束传播的三大定律:直线传播定律、反射定律和折射定律光的衍射和干涉现象光在晶体中的传播,光与物质的相互作用激光具有:单色性、方向性和相干性光学相干性,相干态……光子光学:一门研究光的物理本性、光的传播规律和光和物质相互作用及其应用的传统学科。

45所谓“原子光学”, 类似于光子光学,电子光学, 中子光学和离子光学等的定义。

“原子光学”是研究中性原子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的一门新兴学科。

杨氏双缝干涉条纹冷原子物质波干涉条纹7(2)在光子光学中, 采用光学反射镜即可实现光的反射, 采用光纤或中空光纤即可实现光的波导。

由于原子与介质表面相互作用时存在着范德瓦尔斯吸引势, 无法直接采用光学反射镜来有效反射原子束, 也无法直接利用中空光纤来有效导引原子,而必须采用具有蓝失谐消逝波光场的光学棱镜或平面镜来有效反射原子束, 或采用具有蓝失谐消逝波光场的中空光纤来有效导引原子。

为了有效地操纵与控制中性原子的运动,必须首先对热原子进行激光冷却,大大降低原子运动的平动动能(即原子温度),使原子运动的动能远低于偶极相互作用势能,并有效增加原子运动的波动性以便研究冷原子的反射、衍射和干涉等波粒二象性。

显然,在光子运动的操纵与控制中,直接采用相应的光学器件即可实现,而无需对光子进行冷却。

这是原子光学与光子光学最显著的不同之处。

8(3)光束在真空中传播时所有光子的运动速度均为3×108m/s ,因而不存在光子运动速度的分布。

原子束中原子通常其纵向平均速度约为5 m/s ~ 500 m/s ,甚至更低(如原子激光束);而且原子束中每一个原子的运动速度是不相同的,存在着一个纵向速度分布(即纵向温度);除了上述纵向平均速度及其分布外,原子束还具有横向平均速度及其横向速度分布(即横向温度)。

二能级原子与位相相干态光场的相互作用及跃迁几率

二能级原子与位相相干态光场的相互作用及跃迁几率

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关 键 词 :— 型 , 能 级原 子 ,位 相 相干 态光 场 ,跃 迁 几率 . Jc模 二
中 图 分 类 号 : 1. o 31 4
0 引 言
有 效 二 能 级 原 子 是 一 种 量 子 客 体 , 来 作 量 子 用
存 储 器 可 以 以 不 同 的 概 率 同时 存 储 0或 1 成 量 子 构 比特 . 电磁 场 在 本 质 上 是 量 子 光 场 , 文 献 [ ] 已 在 1中 就 薛定 谔 猫 态 之 一 的 位 相 相 干 态 (I ) 光 场 的 非 ) a 经典 性 质 得 出 了结 论 : 相 干 态 I ) 平 均 光 子 数 当 的 a I 为 有 限 值 时 , a) 态 存 在 振 幅 压 缩 效 应 ; aI I a I I 足 够 大 , I 一 时 I 态 是 最 小 测 不 准 态 . 当 I a a) 研 究 光 场 与 原 子 的 相 互 作 用 对 于 量 子 计 算 的实 现 具 有
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光电子(1,2章)复习题(1)

光电子(1,2章)复习题(1)

光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。

2.光的波粒二象性:某物质同时具备波的特质及粒子的特质。

3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同,使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构:专指不同单晶半导体之间的晶体界面。

[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知,光是一种电磁波。

如图1.5 所示,从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中,光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm(频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz)范围内的电磁辐射,它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。

可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射,这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。

图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时,通过pn 结的电流主要为扩散电流,电流随电压成指数增加;加负向偏压时,扩散运动受到严重抑制,通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。

这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。

它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。

图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。

假如V a 为负值(反向偏压),反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ,与反向偏压的大小就无关了。

J s 称为反向饱和电流密度。

很显然,pn 结的电流电压特性是非对称的。

[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点?硅和锗的能带结构有何特点:硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值,但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点,如图1.10所示,硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上,Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6,锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。

存在内禀退相干时薛定谔猫态光场中原子的布居数反转

存在内禀退相干时薛定谔猫态光场中原子的布居数反转

数随 时间 的演化具 有重要 的物理意 义. 近几 十年来 , 子光学 的重要 进展 之一就 是构造 出许 多光场 的非经典 量
态, 薛定 谔猫 态就 是其 中之一 , 薛定谔 猫态是 两个宏 观 可 区分 相 干态 的叠加 . 献 [ ] 究 了 原子 与相 干态 文 8研
光场相互 作 用的 内禀退 相干. 文献 [ —2 分 别研 究 了存 在 内禀 退相 干 时 , 91 ] 原子 与 双模 相 干态 光 场相 互 作用
关 键 词 : 子 光 学 ; 定 谔 猫 态 ; 场 强 度 ;Mi un理 论 ; 居 数 反 转 量 薛 光 l r b 布
中 图 分 类 号 : ) 3 . ( 4 12 文献标识码 : A 文 章 编号 :i 0 - 7 5 2 1 ) 1 0 4 - 5 0 1 8 3 (0 O 0- 0 0 0
原子 与光场相 互作 用是 量子光 学 中十分重要 的研究 课题 . 原子 与光 场相 互作 用 过 程所 呈 现 出的量 子特
性L ] 直是重要 的研 究 内容. 1一 人们 研究 原子 与光场 相互作用 的 Jc模 型[ — 4 时 , 般 将所 研究 的 系统看 做是 一

个 真正 的封闭 系统 , 由于系统不 可避免 地与周 围环境 发生 相互作 用 , 但 导致系 统 中相 关纯态 的量 子相干性
Vo . 9 NO 1 I3 .
Jn 00 a .2 1
存 在 内禀 退 相 干 时 薛 定 谔 猫 态 光 场 中原 子 的 布 居 数 反 转
吴 淑梅 ,萨 楚 尔夫 ,包 丽
( 内蒙 古 师 范 大 学 物 理 与 电子信 息 学 院 。 内蒙 古 呼 和 浩特 0 0 2 ) 1 0 2

与二能级原子相互作用的相干态光场的压缩性质

与二能级原子相互作用的相干态光场的压缩性质

与二能级原子相互作用的相干态光场的压缩性质关于《与二能级原子相互作用的相干态光场的压缩性质》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。

目录中文摘要 (1)前言 (1)1基本理论 (1)1.1历史回顾 (1)1.22能级原子 (2)1.3相干态的理论 (2)1.3.1相干态的定义 (3) 1.3.2相干态的性质 (4)1.4光场的压缩理论 (6)2 基本工作模型(J-C模型) (7)3光场的压缩性质研究 (8)3.1 引言 (8)3.2 J-C模型与光场压缩 (9)3.3数值分析 (10)3.4小结 (14)4 总结 (15)参考文献 (15)英文摘要……………………………………………………………………………………………………16致谢 (16)附录 (17)与2能级原子相互作用的相干态光场的压缩性质 摘要:在量子光学领域中,光场的压缩效应反映了光场的非经典特征,在低噪声光通讯、弱信号探测、高精密测量等方面具有重要的应用前景,是近年来光学领域研究的热点之 1.光场和原子的相互作用是现代量子光学研究的中心内容,通过光场和原子的相互作用产生压缩光1直是量子光学中10分活跃的研究课题。

本文引入相干态光场,阐述了传统光场的压缩理论,利用Jaynes-Cummings(J-C)模型,从光场与原子相互作用的哈密顿量,推出了系统的1般时间演化算符和光场与原子的约化密度矩阵。

研究了原子与光场相互作用的压缩效应,讨论了原子分布角、原子相位角、光场相对相位的初态和平均光子数对光场的压缩效应的影响。

得出了1系列有意义的结论。

关键词:相干态;压缩效应;Jaynes-Cummings模型;平均光子数The Squeezing effect of the Coherent Fieldwith a Two-Level Atom Abstract:  In the quantum optics domain, the light Squeezing effect had reflected the light field non- classical properties, in low chirp aspect and so on acousto-optic communication, weak signal survey, high precision measurement has the important application prospect, was 1.th recent years optics domain research hot spot.It is center of the most important contents for the quantum optics to study on the dynamics. The transmitted light field and the atomic mutual function produces the squeezing light always is in the quantum optics the extremely active research topic. This articleintroduces the Coherent States light field, elaborated the traditional squeezing theory of the field, uses Jaynes-Cummings (J-C) the model, With the Hamiltonian of the interaction between the field,the evolution operator and reduced density operators of the field and the atom are derived. The squeezing effect in a system of the atom interacting with field, specifically discussed atomic、atomic phase angle、light field relative phasedistribution angle, and the average light fraction to the light field squeezing effect influence. And obtained a series of significant results.Key word:  Coherent States; The squeezing effect; Jaynes-Cummings model; light fraction前言光场的压缩效应越来越引起了人们广泛的注意和重视,压缩光场在弱信号检测以及光通讯方面具有重要的应用前景。

利用V型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用制备多原子GHZ态

利用V型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用制备多原子GHZ态

利用V型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用制备
多原子GHZ态
陈昌永
【期刊名称】《内蒙古大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2004(35)3
【摘要】提出了一种利用V型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用制备多原子态GHZ的方案.
【总页数】4页(P262-265)
【关键词】GHZ态;Raman相互作用;V型三能级原子
【作者】陈昌永
【作者单位】湖南娄底师范高等专科学校物理系
【正文语种】中文
【中图分类】O431
【相关文献】
1.利用∨型三能级原子与相干态光场的Raman相互作用实现类自旋的腔场GHZ 态 [J], 陈昌永;白藓萍
2.利用V形三能级原子与光场Raman相互作用制备多原子GHZ态 [J], 林秀;李洪才
3.利用Ⅴ型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送未知奇偶相干态 [J], 陈昌永;白鲜萍
4.利用∧型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送两比特的未知原子态[J], 熊狂炜;叶柳;章文;张谨
5.利用V型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送未知原子态 [J], 陈昌永
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t — ho o r c s bu o n t n — h t n p o e s M e n wo p t n p o e s, t n t i he o e p o o r c s . a whi l e,t e ne a ie v l f t h g tv aue o he W i e u c i n i r du l e r a e gn rf n to S g a al d c e s d whe he a p iu e fl htfed i c e s y n t m l d so i il n r a e,wh c a s t g ih me n t e n — l s ia ha a t rsi e d O b h l sia ne h on ca sc lc r c e itct n s t e t e ca sc 1o . Ke wo d y r s:q a um o tc u nt p is,ph t — d d o e e sa e o o a de c h r nt t t s, W i n r u c i n,r d c d— nst g e f n to e u e de iy
摘 要 : 用 相 互 作 用 表 象 中 增 光 子 相 干 态 光 场 与 二 能 级 原 子作 用 的 系 统 动力 学 波 函数 , 过 约 化 密 度 算 符 和 利 通 维 格 纳 函 数 福 克基 矢 展 开 技 术 得 到 描 述 光 场 随 时 间 演 化 的 含 时 维 格 纳 函 数 , 用 数 值 模 拟 分 析 该 维 格 纳 函 并
增 光 子 相 干 态 光 场 与 二 能 级 原 子 相 互 作 用 中 的含 时 维 格 纳 函数
Ti e De e de i ne Fu to f t m - p n nt W g r nc i n o he Pho o a e t - dd d Co e e g nt r c i g wih a Two-e e o h r ntLi htI e a tn t - v lAt m l
数 随 时 间演 化 及 随光 场 振 幅变 化 的 特点 . 拟 结 果 显 示 , 随 时 间 演 化 时 , 模 在 维格 纳 函 数 的 负 值 性 在 单 光 子 过 程 中不 具 周 期 性 , 双 光 子 过 程 中具 有 周 期 性 ; 随 光场 振 幅 变 化 时 , 格 纳 函数 的 负 值性 随 光 场 振 幅 的 增 强 而 在 在 维
庞 华锋 , 庆 怡 杨
PANG a fn YANG n — i Hu —e g, Qig y ( 西大 学物 理科 学与 工程技 术学 院 , 西南 宁 5 0 0 ) 广 广 3 0 4
( c o l f h s a S in e n En i e rn Te h o o y,Gu n x Un v r i S h o o P y i l c c a d c e gn eig c n lg ag i ie s y,Na n n t n i g, Gu n x , 3 0 4 Ch n ) a g i 5 0 0 , ia
Ab t a t By u i g t e dy mia v u to t e e o u i n o he s s e o h h t — dd d s r c : sn h na c lwa e f nc in, h v l to ft y t m ft e p o o a e c h r ntl t a wo lv la o i h nt r c i n p c u e a e d s rbe Th i e d p nd n o e e i nd a t —e e t m n t e i e a to it r r e c i d. e tm — e e e t gh W i e un to a e o t i e r m h s e h lgis b e cn de iy o r t r a d t e gn r f c in c n b b an d fo t e e t c noo e y r du i g— nst pe a o n h e a so i Fo k t t s The r p ris f xp n in n c s a e . p o e te o wi e f n to c ng d y h tme n t e gn r u c i n ha e b t e i a d h a p iu e o h i h il r n l e y t e n me ia i ua in.And t e ut h w ha m l d ft e l t fed a e a ayz d b h u rc lsm lto t g he r s lss o 学 院学 报
J u n l fGu n x a e fS in e o r a a g iAc d my o ce c s o
2 0 , 4( ) 1 6 1 8, 9 0 8 2 3 :8 ~ 8 1 6
Vo. 1 24, o A u s 08 N .3 gu t20
逐渐减弱 , 场的非经典特性逐渐趋近于经典特性. 光 关键词 : 子光学 量 增光子相干态光场 维 格 纳 函数 约 化 密度 算 符
中 图法 分 类 号 : 4 04 3 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 0 2 7 7 ( 0 8 0 — 1 60 1 0— 3 8 20 )30 8 —3
t e n g t e o h i n r f n t n v r i g wih t e t a e n c ran p r d ct s i h h e a i f t e W g e u c i a yn t h i v o me t k s o e t i e i ii e n t e o i
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