Photon-Atom Interactions

This book provides an introduction to the body of theory shared by several branches of modern optics--nonlinear optics, quantum electronics, laser physics, and quantum optics--with an emphasis on quantum and statistical aspects. It is intended for well prepared undergraduate and graduate students in physics, applied physics, electrical engineering, and chemistry who seek a level of preparation of sufficient maturity to enable them to follow the specialized literature. W......Page Предисловие редактора перевода V I, 5......Page 0005 Предисловие XII I, 7......Page 0007 Ergodic process, 9......Page 0020 Stochastic process, 1-37......Page 0012 1.2 Probability Densities 2......Page 0013 Variance, 8......Page 0019 1.4 Markov Processes, Chapman-Kolmogorov Equation 12......Page 0023 Fokker-Planck equation, 14-16......Page 0025 1.6 Correlation Functions, Wiener-Khinchine Theorem 16......Page 0027 Random walk, 22-24......Page 0033 1.8 Brownian Motion and the Langevin Equation 25......Page 0036 Fokker-Planck equation, 31-35......Page 0042 general properties, 39-43......Page 0050 Spin-l/2 operators and states, 43-48......Page 0054 2.3 Schrodinger Representation 48......Page 0059 Time-development operator Heisenberg representation, 53-55......Page 0064 Interaction representation, 55-61......Page 0066 Schrodinger representation, 61-64......Page 0072 2.7 Matrix Elements 68......Page 0079 Thermal equilibrium, 74-80......Page 0085 2.9 Feynman Diagrams 80......Page 0091 2.10 Green's Function, Time-Development Operator 87......Page 0098 Reduced density matrices, 96-102......Page 0107 Magnetic moment classical motion, 105 -112......Page 0116 Rotating wave approximation, 112......Page 0123 Rabi transition probability magnetic, 116-120......Page 0127 magnetic interactions, 120--125......Page 0131 Bloch vector, 125......Page 0136 Polarized waves, 133-135......Page 0144 classical Hamiltonian, 138-143......Page 0149 Harmonic oscillator, 143-147......Page 0154 Quantized electromagnetic fields, 147-152......Page 0158 Coherent states, 153-159......Page 0164 4.6 Displacement Operator and Characteristic Functions 169......Page 0180 statistical properties, 165-170......Page 0176 Diagonal representation, 170-173......Page 0181 Squeezed states, 175-181......Page 0186 Gauge transformations, 181-184......Page 0192 interaction with monochromatic fields, 184-192......Page 0195 V. Absorption, Emission, and Scattering in Weak Fields 195......Page 0206 5.1 Two-Level Operators 196......Page 0207 5.2 Semiclassical Equations of Motion 202......Page 0213 5.3 Semiclassical Transition Probabilities 210......Page 0221 quantum-mechanical, 218-223......Page 0229 Transition probabilities one-photon, 223-229......Page 0234 Line strength, 229......Page 0240 Superradiance, 237......Page 0248 5.8 Cross Sections, Dipole Correlation Function 244......Page 0255 Kramers- Heisenberg cross section, 249-258......Page 0260 5.10 Rayleigh and Thomson Scattering 258......Page 0269 shift, 261......Page 0272 Hanbury Brown- Twiss experiment, 276-279......Page 0287 Reservoir interaction, 287......Page 0298 6.1 Reservoir Interactions and the Master Equation 288......Page 0299 6.2 Density Matrix with Damping 297......Page 0308 6.3 Two-Level System with Damping 300......Page 0311 6.4 Optical Bloch Equations 307......Page 0318 homogeneous and inhomogeneous broadening, 311......Page 0322 6.6 Damped Oscillator- Reservoir Formulation 320......Page 0331 6.7 Damped Oscillator- Langevin Formulation 327......Page 0338 radiation mode, 330-338......Page 0341 vacuum fluctuations, 338......Page 0349 VII. Nonlinear and Multiphoton Processes 345......Page 0356 7.1 Polarization and Susceptibility 346......Page 0357 7.2 First-Order Susceptibility 353......Page 0364 7.3 Second- and Third-Order Susceptibility 360......Page 0371 7.4 Two-Photon Absorption and Emission 370......Page 0381 7.5 Stimulated Raman Processes 376......Page 0387 7.6 Statistics of Two-Photon Absorption 382......Page 0393 Three- and four-wave processes, 387-392......Page 0398 optical, 392......Page 0403 General References 399......Page 0410 Index 403......Page 0414 Rabi&equency, 110......Page 0121 Fock states, 144......Page 0155 Autler- Townes doublet, 394......Page 0405 Optical Bloch equations, 307......Page 318 31......Page 42 0......Page 11 Langevin equation, 25......Page 36 35......Page 46 Bunching and antibunching, 283-285......Page 0294 Chaotic light, 272......Page 0283 Chapman - Kolmogorov equation, 13-14......Page 0024 Characteristic functions, 162......Page 173 172......Page 183 Coarse-graining, 333......Page 0344 Coherence functions chaotic field, 280......Page 291 282......Page 293 268......Page 279 quantum-mechanical first-order, 272......Page 283 276......Page 287 conditional, 6......Page 17 7......Page 18 Correlation functions, 8......Page 19 16......Page 27 246......Page 257 249......Page 260 thermal equilibrium, 78-80......Page 0089 Coulomb gauge, 142......Page 0153 Cross section, 244......Page 255 see also photon-number states Optical bistability, 245......Page 256 Damping Langevin formulation, 324-329......Page 0335 reservoir formulation, 288......Page 299 Density matrices with damping, 297......Page 308 320......Page 331 324......Page 335 Liouville equation, 62......Page 0073 with damping, 300......Page 311 Detailed balance, 24......Page 0035 Dicke states, 201......Page 212 234......Page 245 Sum-frequency mixing, 387......Page 398 389......Page 400 Drift coefficient, 34......Page 0045 Displacement operators, 159......Page 170 178......Page 189 Doppler width, 312......Page 0323 Einstein coefficients, 237......Page 248 238......Page 249 240......Page 251 241......Page 252 spin, 137-138......Page 0148 perturbation expansion, 65-68......Page 0076 rotating coordinates, 123-125......Page 0134 202......Page 213 21......Page 32 80......Page 91 188......Page 199 363......Page 374 378......Page 389 Fluctuation-dissipation theorem, 30......Page 41 358......Page 369 Fluorescence, 267......Page 0278 Spin echoes, 130-132......Page 0141 Gaussian distribution, 11......Page 22 32......Page 43 Green's function, 84-96......Page 0095 Photon-number states, 148-149......Page 0159 semiclassical, 198......Page 209 204......Page 215 205......Page 216 Helicity, 451......Page 0462 Hezberg- Teller expansion, 266-267......Page 0277 Hole burning, 314......Page 0325 59......Page 70 64......Page 75 time-development in the interaction representation, 71-71......Page 0082 Permutation symmetry intrinsic, 364......Page 0375 Joint probability density, 5......Page 0016 Self-induced refractive index, 391-392......Page 0402 second- and third-order, 360......Page 371 Larmor frequency, 106......Page 0117 Radiative line shape, 242......Page 253 243......Page 254 Magnetic resonance, 108......Page 0119 Markov process, 12......Page 23 Master equation, 289......Page 300 294......Page 305 time-development in the Schrodinger representation, 68......Page 79 74......Page 85 thermal equilibrium, 77-80......Page 0088 70......Page 81 Natural line shape, 242-243......Page 0253 Normal and antinormal order 146-147......Page 0157 310......Page 321 overall, 365......Page 0376 Parametric processes, 389......Page 0400 Phase matching, 367......Page 0378 Photon echoes, 315......Page 326 319......Page 330 Planck radiation law, 168......Page 179 Rayleigh limit, 168......Page 0179 Pockels effect, 390......Page 0401 Poisson distribution, 10-11......Page 0021 Polarizability tensor, 253......Page 0264 Polarization linear, 348......Page 359 Susceptibility first-order, 349......Page 360 nonlinear, 350-353......Page 0361 Polarization density matrix, 135-136......Page 0146 Population inversion, 240......Page 0251 P-representation, 171-173, see also......Page 0182 diagonal representation Probability densities, 4......Page 15 semiclassical, 213......Page 224 215......Page 226 also natural line shape Raman scattering classical, 262......Page 273 263......Page 274 resonance, 268......Page 0279 261......Page 272 Raman scattering, 255......Page 266 367......Page 378 381......Page 392 vibrational, 264......Page 275 266......Page 277 Random variables, 1......Page 12 3......Page 14 Rayleigh scattering, 258......Page 269 Thomson scattering, 260......Page 271 390......Page 401 perturbation expansion, 102-103......Page 0113 Relaxation times longitudinal and transverse, 125......Page 136 302......Page 313 Response function, 346......Page 357 350......Page 361 Rotating coordinates system, 107......Page 118 114......Page 125 208......Page 219 Rydberg states, 233-234......Page 0244 Saturation parameter, 239......Page 250 Voigt profile, 313, see also line......Page 0324 Schrodinger representation, 48......Page 59 53......Page 64 fluctuation-dissipation theorem, 50......Page 61 62......Page 73 matrix elements, 69......Page 80 perturbation expansion, 51......Page 62 63......Page 74 66......Page 77 81......Page 92 Self-induced transparency, 319-320......Page 0330 353......Page 364 388......Page 399 Spontaneous emission, 227......Page 238 229......Page 240 Statistical independence, 7......Page 0018 Stimulated emission, 227......Page 0238 Stokes parameters, 136......Page 0147 Superposition state, 45......Page 0056 Kramers- Kronig relations, 358-360......Page 0369 369......Page 380 interaction representation, 58-61......Page 0069 Schrodinger represen ta tion, 49......Page 60 89......Page 100 Time-reversal operator, 205-206......Page 0216 Rabi formula, 213-215......Page 0224 semiclassical, 210......Page 221 218......Page 229 Two-level operators, 196......Page 207 density matrix, 199......Page 210 200......Page 211 Two-level system matrix elements, 69-71......Page 0080 306......Page 317 Two-photon absorption and emission, 379......Page 390 376......Page 387 statistics, 382......Page 393 386......Page 397 Virtual states, 254......Page 0265 Wiener-Khichine theorem, 18-22......Page 0029 Переход к каталогу библиотеки - файлу Catalog_Library.djvu......Page Catalog_Library.djvu