Классическое представление излучения и фотоны

    В предыдущем параграфе электромагнитное излучение представлено в форме плоской поперечной (kћε = 0) монохроматической волны (см. (1.3)). Такое представление электромагнитного поля - классическое. Последовательное описание электромагнитного поля как совокупности фотонов требует использования довольно громоздкого аппарата вторичного квантования. Получим основные результаты, сохранив классическое представление поля, учитывая, однако, там, где это необходимо, то, что это поле состоит из фотонов, свойства которых будем считать заранее известными.
    Прежде всего учтем то, что электромагнитная волна, состоящая из фотонов, не может иметь любую интенсивность. Для этого амплитуду векторного потенциала A₀ нормируем так, чтобы она соответствовала n фотонам в единице объема. В этом случае усредненная по времени плотность энергии электромагнитной волны будет равна энергии n фотонов, т.е.

= n,

где знак < > означает усреднение по времени. Используя то, что

<E²> = <H²>,  и <sin²t> = 1/2,

можно получить

= .

Следовательно,

= n и .

(2.1)

Поскольку нас интересует только процесс поглощения излучения, то в дальнейшем для плоской электромагнитной волны используем выражение

.

Нормируем плоскую волну так, чтобы она давала один фотон в единице объема, тогда

.