Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Elektrodynamika kwantowa
Koordynator przedmiotu:
prof. nzw. dr hab. Jerzy Jasiński
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Fizyka Techniczna
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2013/2014
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład45h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Przedmioty poprzedzające: Elektrodynamika, Mechanika, Fizyka kwantowa, Podstawy optyki. Znajomość Elektrodynamiki w zakresie: - równania Maxwella – pola elektryczne i magnetyczne - równanie falowe – potencjały pól Znajomość Mechaniki klasycznej w zakresie: - formalizm Lagrange'a - równania Hamiltona Znajomość Fizyki kwantowej w zakresie - równanie Schrödingera, funkcja falowa, stany i operatory - obraz Schrödingera i Heisenberga, druga kwantyzacja - budowa atomu - własności bozonów i fermionów Znajomość Podstaw optyki w zakresie - własności fal elektromagnetycznych – fale płaskie i ich superpozycja - energia i strumień energii fali - emisja i absorpcja światła
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Poszerzenie wiedzy studenta w zakresie kwantowego opisu fal elektromagnetycznych i ich oddziaływań z atomami. Student nabywa umiejętności interpretacji światła jako strumienia fotonów.
Treści kształcenia:
1. Kwantowy oscylator harmoniczny. Stany własne i poziomy energetyczne kwantowego oscylatora harmonicznego. Stany koherentne i niekoherentne. Statystyka stanów. Ewolucja stanów w czasie. 2. Pole elektromagnetyczne w opisie kwantowym. Hamiltonian swobodnego pola elektromagnetycznego. Stany pola elektromagnetycznego i ich swobodna ewolucja. Fotony. Hamiltonian oddziaływania pola z atomami. Ewolucja pola pod wpływem oddziaływania w obrazie Heisenberga. 3. Słabe oddziaływanie pola z atomami. Oddziaływanie jako zaburzenie. Diagramy Feynmana. Przybliżenie Borna w opisie oddziaływania. Złota reguła Fermiego. Oddziaływania 1-fotonowe. Absorpcja fotonu. Zjawisko emisji spontanicznej i wymuszonej. Promieniowanie izotropowe. Rozkład Plancka i Bosego-Einsteina. 4. Oddziaływanie pola z atomami w pobliżu rezonansu. Hamiltonian oddziaływania rezonansowego atomu i pola w przybliżeniu dipolowym. Przybliżenie atomu 2-poziomowego i wirującej fali. Atom 2-poziomowy we wnęce rezonansowej. Oscylacje Rabiego. Oddziaływanie atomu 2-poziomowego z polem bez reakcji promienistej. Równania Blocha bez tłumienia. 5. Opis zjawisk niestacjonarnych. Impulsy π. Reakcja promienista i równania Blocha z tłumieniem. Szum. Powstawanie pola w laserze. Opis rozchodzenia się impulsów w ośrodku. Twierdzenie o polu i przezroczystość wymuszona. Soliton optyczny. Echo fotonowe.
Metody oceny:
Egzamin pisemny. Studenci opisują 2 spośród 15 zagadnień egzaminacyjnych, na jakie został podzielony program wykładu. Lista zagadnień podawana jest na 2 tygodnie przed egzaminem. Zagadnienia do opracowania są przydzielane są indywidualnie na egzaminie. Ocena z egzaminu określa umiejętność interpretacji przez studenta fizycznych założeń potrzebnych do opisu danego zagadnienia i fizycznych konsekwencji takiego opisu.
Egzamin:
Literatura:
1. H. Haken, „Światło. Fale, fotony, atomy”, PWN, Warszawa, 1993 2. Koichi Shimoda, „Wstęp do fizyki laserów”, PWN, Warszawa, 1993 3. L. Allen, J. H. Eberly, K. Rzążewski, „Rezonans optyczny”, PWN, Warszawa, 1981
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się