Photonen: eine Einführung in die Quantenoptik ; mit 2 Tabellen
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| Published: |
Stuttgart u.a.
Teubner
1999
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| Edition: | 2., durchges. Aufl. |
| Series: | Teubner-Studienbücher : Physik
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1 Einleitung 11
2 Historische Meilensteine 14
2.1 Lichtwellen ä la Huygens 14
2.2 Newtons Lichtteilchen 17
2.3 Der Youngsche Interferenzversuch 23
2.4 Die Einsteinsche Lichtquantenhypothese 26
3 Grundzüge der klassischen Beschreibung des Lichts 32
3.1 Das elektromagnetische Feld und seine Energie 32
3.2 Intensität und Interferenz 35
3.3 Ausstrahlung 38
3.4 Spektrale Zerlegung 40
4 Quantenmechanische Aussagen über das Licht 45
4.1 Quantenmechanische Unscharfe 45
4.2 Quantelung der elektromagnetischen Energie 50
4.3 Fluktuationen der elektrischen Feldstärke 56
4.4 Kohärente Zustände des Strahlungsfeldes 58
8 Inhalt
5 Optische Detektoren 60
5.1 Licht absorption 60
5.2 Photoelektrischer Nachweis von Licht 63
5.2.1 Messung der mittleren Intensität 67
5.2.2 Nachweis von Schwebungen 67
5.2.3 Messung von Intensitätskorrelationen 67
5.2.4 Registrierung der Ankunftszeit einzelner Photonen 68
5.2.5 Photonenzählung • 68
5.3 Photoeffekt und Quantennatur des Lichts 69
6 Spontane Emission 81
6.1 Korpuskulare Züge der Ausstrahlung 81
6.2 Der Wellenaspekt 87
6.3 Paradoxien des Emissionsvorgangs 91
6.4 Komplementarität 94
6.5 Quantenmechanische Beschreibung 96
6.6 Quantenhafte Schwebungen 1°4
6.7 Parametrische Fluoreszenz 106
6.8 Photonen „in Reinkultur HO
6.9 Eigenschaften von Photonen H2
7 Interferenz 116
7.1 Strahlteilung 116
7.2 Interferenz des Photons mit sich selbst 121
7.3 Verzögerte Entscheidung 128
7.4 Interferenz zwischen unabhängigen Photonen 130
7.5 Welcher Weg? 142
7.6 Intensitätskorrelationen 152
7.7 Verformung von Photonen 159
Inhalt 9
8 Photonenstatistik 162
8.1 Messung von Sterndurchmessern 162
8.2 „Anhäufelung von Photonen 171
8.3 Zufallige Photonenverteilung 179
8.4 Abstand haltende Photonen 185
9 Gequetschtes Licht 195
9.1 Quadraturkomponenten des Feldes 195
9.2 Erzeugung 197
9.3 Homodyn Nachweis , 201
10 Messung von Verteilungsfunktionen 206
10.1 Die Quantenphase des Lichts 206
10.2 Realistische Phasenmessung . 208
10.3 Rekonstruktion des Zustandes aus Meßdaten 216
11 Ein optisches Einstein Podolsky Rosen Experiment 220
11.1 Die Zwei Photonen Kaskade 220
11.2 Das Paradoxon von Einstein, Podolsky und Rosen 224
11.3 Theorien mit verborgenen Parametern 226
11.4 Experimentelle Ergebnisse 233
11.5 Informationsübertragung mit Überlichtgeschwindigkeit? .... 236
12 Quanten Kryptographie 240
12.1 Kryptographische Grundprinzipien 240
12.2 Abhörsicherheit und Quantentheorie 242
13 Resümee: Was wissen wir vom Photon? 246
10 Inhalt
A Anhang. Formale Beschreibung 250
A.l Quantisierung eines Ein Moden Feldes 250
A.2 Einführung und Eigenschaften der kohärenten Zustände . . . 253
A.3 Die Weisskopf Wigner Lösung für die spontane Emission . . . 258
A.4 Theorie der Strahlteilung und optischen Mischung 261
A.5 Quantentheorie der Interferenz 265
A.6 Theorie des abgeglichenen Homodyn Nachweises 267
Literaturverzeichnis 269
Index 275
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