Info

Wat is Quantum Optics?

Wat is Quantum Optics?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kwantumoptica is een veld van kwantumfysica dat zich specifiek bezighoudt met de interactie van fotonen met materie. De studie van individuele fotonen is cruciaal om het gedrag van elektromagnetische golven als geheel te begrijpen.

Om precies te verduidelijken wat dit betekent, verwijst het woord "kwantum" naar de kleinste hoeveelheid van een fysieke entiteit die kan interageren met een andere entiteit. De kwantumfysica houdt zich daarom bezig met de kleinste deeltjes; dit zijn ongelooflijk kleine subatomaire deeltjes die zich op unieke manieren gedragen.

Het woord 'optica' in de natuurkunde verwijst naar de studie van licht. Fotonen zijn de kleinste lichtdeeltjes (hoewel het belangrijk is te weten dat fotonen zich zowel als deeltjes als golven kunnen gedragen).

Ontwikkeling van kwantumoptica en de fotontheorie van licht

De theorie dat licht in afzonderlijke bundels (d.w.z. fotonen) bewoog, werd gepresenteerd in Max Planck's 1900-papier over de ultraviolette catastrofe in zwarte lichaamsstraling. In 1905 heeft Einstein deze principes uitgebreid in zijn uitleg van het foto-elektrisch effect om de fotontheorie van het licht te definiëren.

De kwantumfysica ontwikkelde zich gedurende de eerste helft van de twintigste eeuw, grotendeels door het werken aan ons begrip van hoe fotonen en materie op elkaar inwerken en met elkaar in verband staan. Dit werd echter gezien als een studie van de materie die meer inhield dan het betrokken licht.

In 1953 werd de maser ontwikkeld (die coherente microgolven uitzond) en in 1960 de laser (die coherent licht uitzond). Naarmate de eigenschap van het licht dat bij deze apparaten betrokken was belangrijker werd, werd kwantumoptica gebruikt als de term voor dit gespecialiseerde studiegebied.

Bevindingen

Kwantumoptica (en kwantumfysica als geheel) beschouwt elektromagnetische straling tegelijkertijd als reizen in de vorm van zowel een golf als een deeltje. Dit fenomeen wordt dualiteit van golfdeeltjes genoemd.

De meest voorkomende verklaring voor hoe dit werkt is dat de fotonen in een stroom van deeltjes bewegen, maar het algehele gedrag van die deeltjes wordt bepaald door een kwantumgolffunctie dat bepaalt de kans dat de deeltjes zich op een bepaald tijdstip op een bepaalde locatie bevinden.

Op basis van bevindingen uit de kwantumelektrodynamica (QED) is het ook mogelijk om kwantumoptica te interpreteren in de vorm van het creëren en vernietigen van fotonen, beschreven door veldoperators. Deze benadering maakt het gebruik van bepaalde statistische benaderingen mogelijk die nuttig zijn bij het analyseren van het gedrag van licht, hoewel de vraag of dit representeert wat er fysiek plaatsvindt een discussie is (hoewel de meeste mensen het als een nuttig wiskundig model beschouwen).

Toepassingen

Lasers (en masers) zijn de meest voor de hand liggende toepassing van kwantumoptica. Het licht dat door deze apparaten wordt uitgezonden bevindt zich in een coherente staat, wat betekent dat het licht sterk lijkt op een klassieke sinusvormige golf. In deze coherente toestand is de kwantummechanische golffunctie (en dus de kwantummechanische onzekerheid) gelijk verdeeld. Het door een laser uitgezonden licht is daarom zeer geordend en in het algemeen beperkt tot in wezen dezelfde energietoestand (en dus dezelfde frequentie en golflengte).


Bekijk de video: Quantum Optics - introduction to the course (Augustus 2022).