Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.affp.mics.msu.su/spec/sp_kurs4.doc Дата изменения: Wed Sep 11 00:56:38 2013 Дата индексирования: Sat Apr 9 22:49:07 2016 Кодировка: koi8-r

РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

I. Физические основы взаимодействия электромагнитного излучения с
веществом.
1. Общие принципы описания системы "вещество + электромагнитное поле".
Атомы и молекулы (классические и квантовые модели). Квантовая система в
поле электромагнитной волны. Дипольное приближение.
2. Нестационарная теория возмущений (первый и второй порядки теории
возмущений). Однофотонные и двухфотонные переходы. Вероятность перехода в
единицу времени.
3. Линейная и нелинейная атомные восприимчивости. Сопоставление с
классикой. Сила осциллятора.
II. Физика лазеров.
1. Коэффициенты Эйнштейна спонтанного и вынужденного переходов. Ширина
линии. Сечение фотопоглощения. Инверсная населенность. Коэффициент
усиления. Резонатор. Время жизни фотона в резонаторе.
2. Динамика лазерной генерации. Скоростные уравнения. Трех- и четырех -
уровневые схемы накачки. Порог генерации. Стационарный и нестационарный
режимы работы лазера.
3. Модуляция добротности и генерация гигантских импульсов. Синхронизация
мод и ультракороткие импульсы.
4. Физика фемто- и аттосекундных импульсов.
5. Обзор различных типов лазеров. Твердотельные (рубиновый, неодимовый) и
газовые электроразрядные, химические и газодинамические лазеры. Лазер на
свободных электронах. Рентгеновские лазеры.
III. Нелинейная и квантовая оптика.
1. Уравнения Максвелла в нелинейной среде. Линейная и нелинейная
поляризация среды. Приближение медленно меняющихся амплитуд.
2. Генерация оптических гармоник в среде с квадратичной нелинейностью.
Условие фазового синхронизма. Генерация второй гармоники в одноосных
кристаллах.
3. Спонтанное и вынужденное комбинационное рассеяние.
4. Когерентное антистоксово рассеяние света.
5. Самофокусировка электромагнитного излучения в нелинейной среде.
6. Квантовое электромагнитное поле. Стационарные (фоковские), когерентные и
«сжатые» состояния. Классическое электромагнитное поле в квантовой
теории.
7. Взаимодействие атомной системы с квантовым электромагнитным полем.
Спонтанные распады и Лэмбовский сдвиг. Естественная ширина линии.


Литература

1. С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин, «Физическая оптика», М.: МГУ, 1998
2. О.Звелто, «Физика лазеров», М.: Мир, 1979
3. Н.В.Карлов, «Лекции по квантовой электронике», М.: Наука, 1983
4. Н.Б.Делоне, «Взаимодействие лазерного излучения с веществом», М.: Наука,
1989
5. Д.Н.Клышко «Физические основы квантовой электроники», М.: Наука, 1986

ЗАДАЧИ
по курсу "Радиофизика и электроника"

1. Электрон находится в бесконечно глубокой прямоугольной потенциальной яме
в основном состоянии. Определить (в первом порядке теории возмущений)
вероятность перехода за импульс в первое возбужденное состояние под
действием лазерного импульса гауссовой формы [pic]. Считать, что [pic],
[pic].
2. Определить естественную ширину L( линии в водородоподобном ионе с
зарядом Z. Полученную величину сравнить с величиной тонкого расщепления.
3. Электрон находится в гармоническом потенциале с частотой [pic].
Определить поляризуемость системы. Сравнить результаты квантового и
классического решения задачи.
4. Электрон находится в ангармоническом потенциале [pic], [pic]. Определить
средний по квантовому состоянию дипольный момент системы в
электромагнитном поле с частотой [pic]. Полученный результат сравнить с
классическим решением задачи.
5. Через кювету с парами натрия, нагретыми до температуры [pic] К,
распространяется излучение с частотой, совпадающей с частотой резонансной
линии ([pic]). Определить сечение фотопоглощения и интенсивность
насыщения. Давление паров равно атмосферному.
6. Записать систему скоростных уравнений для лазера с трехуровневой схемой
накачки. Определить пороговую величину инверсной населенности и пороговую
мощность накачки.
7. Определить внутрирезонаторную интенсивность излучения Nd:YAG лазера,
работающего в непрерывном режиме, в зависимости от мощности накачки и
пороговую мощность накачки в случае 1-R=0.01, L = 2.5 см. Сечение
фотопоглощения излучения [pic] см2, концентрация ионов Nd [pic] см-3,
время релаксации инверсной населенности [pic] с.
8. На среду с квадратичной нелинейностью падает волна накачки с частотой
[pic] и интенсивностью [pic] и пробная волна с частотой [pic]. В рамках
приближения медленно меняющихся амплитуд записать уравнение, описывающее
раскачку в среде волны с частотой [pic] (вынужденное параметрическое
рассеяние).
9. Оценить величину порога возникновения вынужденного комбинационного
рассеяния в газе.
10. Оценить порог возникновения эффекта самофокусировки излучения в газе,
атомы которого являются ангармоническими осцилляторами [pic]. Полученный
результат сравнить со случаем среды с кубической нелинейностью.