Tính chất nén của ánh sáng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHOA VẬT LÝ L TR L TR N TH N TH TR NH TR NH T NHCHẤTN NCỦA NHS N T NHCHẤTN NCỦA NHS N KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP Đà Nẵng, 2018 Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHOA VẬT LÝ L TR L TR N TH N TH TR NH TR NH T NHCHẤTN NCỦA NHS N T NHCHẤTN NCỦA NHS N KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Khóa học: 2014 – 2018 ChuyênNgườingành:hướngSư phạmdẫn Vật lý TS.KhóaNuyhọc:nT 2014u –n2018Ho Người hướng dẫn TS N uy n T u n Ho Đà Nẵng, 2018 Đà Nẵng, 2018 ơn c Để ont nt n Nẵn ọc v tận tìn kn n cnlmk k bước v o t ực nt ức TS.N uy n T l ệu v t v Sự c ỉ bảo tận tìn em n ận sa quãn t Cuố cùn tờ an n tốt đề t Do t báo cáo k t óa luận tốt n n cảm v thân để sau n y k Em x n c Lê T ng Th y T inh i MỤC LỤC LỜI CẢM N i DANH MỤC H NH ẢNH _ iii A MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: _ Mục tiêu nghiên cứu _ Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phư ng pháp nghiên cứu _ B NỘI DUNG CH N 1.1 :C Quang cổ điển: _ 1.1.1 Phư 1.1.2 1.1.2.1 1.1.2.2 Giao thoa: 1.1.3 1.2 C lượng tử: _ 1.2.1 Phư 1.2.2 CH N : TR N 2.1 Bước sóng ánh sáng t ong dao động điều hòa cổ điển: _ 2.2 S 2.3 nh sáng dao động tử điều hòa lượng tử: 2.4 T ường chân không: 2.5 Các trạng thái kết hợp: 2.6 Độ bất định số hạt pha: 2.7 Trạng thái nén: C đồ Pha cặp biến trực giao t ườ KẾT LUẬN _ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO _ 33 Ý K ẾN CỦA N Ờ H ỚNG DẪN _ 34 ii DANH MỤC H NH ẢNH 2N Hình 3G Một vật 5Tế Đệ 22 Tươ tự sơ đồ ự p t uộ 23 đồ đồ Pha cho trạng thái kết hợ Hình 2.6 Vòng tròn bất định tr Trạ Hì đồ iii A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Quan lu ọc lượn n p tron p oton suốt cuố áp xác đ n to n p ù ợp ệu ứn l ên quan đ n c sán bn k n p lư ả Tron ậ Các tín n c t trạn lĩn p vực quan c đ ển xu t p v o năm 1928 bở mã đ n năm 1963 Glauber v n ên cứu tín Po sson, l t đnl trạn dướ tá mức t ăn để l m tăn mức t p dẫn y u GEO600 v t n c ứn m ay mã óa đ ều c tử mẫu s n ọc, u t p át t l m đề t k óa luận tốt n Mục tiêu nghiên cứu - N ên cứu tín c t nén án sán Nhiệm vụ nghiên cứu - N ên cứu tín c t c - Tìm ểu k - Tìm ểu k Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đố tượn : Các trạn t án - P ạm v : N ên cứu lí t uy t sán Phư ng pháp nghiên cứu - P ươn p áp n ên cứu lí t uy t B NỘ DUNG CH N I:C SỞL THU ẾT 1.1 Quang cổ điển: 1.1.1 Phư ng t ình Maxwell sóng điện từ: Lý t uy t án sán n són t k I đ ển Tính ch t són sau tron đ n luật Gauss đ ện trườn đố vớ t Ampere Xét trườn đ ện tíc trườ trường chân khơng có mật độ trìn Maxwell trở t n (1.5) (1.6) (1.7) ⃗ ⃗⃗ T (1.7) (1.8) suy ⃗ ⃗ (⃗ ⃗) (1.8) T eo tín c t tích vector kép, ta có ⃗ (⃗ ⃗) ⃗(⃗) ⃗ T p ươn trìn (1.8) , (1.12), (1.13) ta có k t cuối ⃗⃗ ⃗ Tươn tự ta cũn có p ⃗ ⃗ ươn trìn lan truyền c o (1.9) ⃗ (1.10) Z (1.11) (a) tru (1.12) (b) tr u Z H ìn h (a ) bi u di ễ c o bở b ng giá tr Các trạn tá phép độ b t đ n Độ bất định c củ trườ Lưu ý rằ dịch chuy Sự t n tạ l lực p dẫn t ay đ năn song, cườn tron k ẳn đ n Trườn quan p át n trìn c ủ đề k ác tron ọc lượn Lamb cũn l 2.5 Các trạng thái kết hợp: Sự tươn gọi trạng thái k t hợp Các trạn tron cực p ẳn có t n số góc xác đ nh theo tron tách t n b ên độ pha Với độ lớn b ên độ l Và Nhữn đn n p a có độ dài | | 24 Độ dài kết hợp | ⟩ học Độ bất đị di n bở vò trò ½ đầu mút phasor Có t ể c ỉ r n thức (2.36) phù hợp Khơng có ưu t ên c o hai cặp bi n trực độ b t đ nh chúng phả n đố vớ trạn t c chân khơng d ch chuyển, với vòng tròn b t đ nh c khỏi gốc tọa độ bở vector trường So sánh hình 2.5 vớ sơ đ tỏ r ng | | có l ên quan đ n b ên độ đ ện trường || √ Năn lượn đ ện t c đ ển cho (2.16), thay th cho , ta có Sử dụng công thức (2.47), biểu thức (2.48) trở thành 25 ao Kt ợp đ ều n y vớ lượng kích thích hốc vi t lạ dạng tron ̅ số photon trung bình kích thích hốc t n số góc năn lượn k t ợp đ ểm k đ u tiên công thức (2.50) l năn công thức (2.49), ta nhận th y Do đó, ta t phasor b ng √ 2.6 Độ bất định số hạt pha: T ìn 2.5 c ều d v óc trạn t k t ợp b t đ n Đ ều n y trá vớ p asor són c đ ển tron ìn 2.2, tron a đạ lượn xác đ n c ín xác Tron ph n này, s th y r ng b t đ n lượng tử gây nhi u hạt b t đ nh số hạt – pha Hình 2.6 Vòng tròn bất định trạng thái kết định số hạt số p độ bất định v định | | 26 ét độ b t đ nh lượng tử trạng thái k t hợp vớ ìn 2.6 Sơ đ bình | |v tính b ng cách n u vòng tròn b t đ n phasor b t đ nh photon b ng với | Đ ều n y c o t y n u sát t y tron lượn tử tron n u ạt tr ạt tr Tron quan n t Tr b ên độ lớn, c đ ển són cun xác lập t K t hợp với cơng thức (2.52), ta tìm độ b t đ n Đ ều n y c o t pha sóng lúc T tron quan lượng tử l v n tron p a on 2.7 Trạng thái nén: Các trạng thái chân không k t hợp n trạng thái b t đ nh cực tiểu vớ Các trạn tá btđn p ả nén vòn có cùn d ện tíc n trực giao > (a) Hình 2.7 Trạng thái nén trực giao Né â Các chấm vòng tròn sơ đồ bi u diễ trạng thái chân không / trạng thái nén với Hình 2.7 m n oạ trạn thái chân khơng d c c tron vòn nén theo ướng tạo thành hình elip Trong ví dụ này, cặp bi n trực giao nén √ k n ban đ u t k ác án nén v o l ên k t vớ so vớ trạn t ảm b ên độ b t đ n sáng nén pha nén b ên độ ệc so vớ trạn t tron t ức (2.52) trạn n u n u ạt Do đ ạt nỏ tác són n nén p át vùn btđn Số photo trạng thái l nén K trạn đ ều trá p với trạn at ì xác đ n trạng thái số p t bất đị vòng tròn cho bán kính Hình 2.8 cho th y sơ đ phasor trạng thái số photon Các phasor vòng tròn có bán kính khơn có b t đ n C ều d p asor o n to n xác đ n , b ên tron độ đ ện trườn Mặt k ác, p a n y o n to n k n 29 xác đ n Do vậy, trườn l c n c ập són có cùn b ên độ n ưn vớ t t p a Lưu ý r n trạn t số photon k n p ả l trạn t b t đ n cực t ểu 30 C KẾT LUẬN Đề t n ên cứu tín c t t rút số k t luận n sau: - Sự dao độn dao độn - Năn lượng không bao Khi - Trườn quan p át kíc năn lượn không - Sự l ên lượng p(t) dẫn đ n tươn - Trạng thái k t hợp trạng thái b t đ nh cực tiểu - ệc sử dụn so vớ trạn t nỏ ơn tron són n tá pả lớn - Số photon trạn nén - Các trạn N o t - Các dc - N ên cứu lí t uy t v trìn b y lạ t eo ểu mìn Các v t - b báo cáo k oa ọc v n ều t ủ t uật tron ord 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quantum Opticsa An Introduction Mark Fox [2] Christopher C.Gerry and Peter L.Knight Introductory Quantum Optics [3] Luận án T n sĩ đề t : “N ên cứu tín c t p c đ ển, dò tìm đan rố v v n tả lượn tử số trạn t p c đ ển mớ ” Tác ả: N u ễ T ị uâ 33 ÝK ẾNCỦAN ỜIH ỚNGDẪN Nhận xét: Ý ế : Đán Đn K n 34 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHOA VẬT LÝ L TR L TR N TH N TH TR NH TR NH T NHCHẤTN NCỦA NHS N T NHCHẤTN NCỦA NHS N KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP KHÓA LUẬN TỐT N H ỆP Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Khóa... độ d kt Đ ều n y c ứn hợp d n đ n v sáng trắng phát ngu n nhiệt với t ườn m đèn p ón xạ trường hợp trun Mô tả ánh sáng Ho n to n đơn sắc Hỗn loạn K Bảng 1.1 Tính kết hợp củ n kt 1.2 C lượng tử:... 13 CH Trong chươn trườn án tử đ ều òa đặc tín sáng lượn c đ ển C ún đ n , cụ t ể l k ác n s m tả tín nén, v t ảo luận p ươn n 2.1 ệm Bước sóng ánh sáng t ong dao động điều hòa cổ điển: Sự l ên