Kvantinė optika

Kvantinė optika – optikos sritis, nagrinėjanti reiškinius, kuriuose pasireiškia šviesos kvantinės savybės. Prie tokių reiškinių priskiriami: šiluminis spinduliavimas, fotoefektas, Komptono efektas, Ramano efektas, fotocheminiai procesai, priverstinis spinduliavimas (lazerių fizikos reiškiniai) ir t. t.

Kvantinė optika yra bendresnis fizikos teorijos artinys nei klasikinė optika su jos artiniais: geometrinė optika, bangų optika bei elektrodinamika. Pagrindinis šio artinio uždavinys yra šviesos sąveikos su medžiaga aprašymas, kuriame tiksliai atsižvelgiama į kvantinės sąveikaujančių objektų savybes. Šis artinys taip pat taikomas aprašant šviesos sklidimą tokiomis specifinėmis sąlygomis, kaip, pavyzdžiui, šviesos, kurios intensyvumas artimas vakuumo pramušimo slenksčiui, virsmas dalelių ir antidalelių poromis. Tam, kad tokie uždaviniai būtų aprašyti yra būtina ir medžiagą (įvairios sklidimo terpes, tarp jų ir vakuumą), ir pačią šviesą nagrinėti vien tik kvantinės mechanikos postulatų pagalba. Tačiau toks aprašymo būdas yra sudėtingas, todėl yra taikomas supaprastinimas, leidžiantis vieną iš objektų nagrinėti kaip paklūstantį klasikinės optikos dėsniams. Pavyzdžiui, modeliuojant lazerio veiką, yra kvantuojamos tik aktyviosios terpės atomų arba molekulių būsenos, tačiau optinis rezonatorius lieka klasikinis. Toks supaprastinimas turi prasmę tik tol, kol optinio rezonatoriaus ilgis yra didesnis už šviesos bangos ilgį.

Kvantinė optika remiasi šviesos dvilypumo principu: šviesa yra ne tik elektromagnetinė banga, bet kartu šviesos dalelių, vadinamų fotonais, srautas. Šios dalelės, kaip visos elementariosios dalelės, yra aprašomos banginėmis funkcijomis. Kiekvienas šviesos srauto fotonas neša energijos kvantą hf, kur h yra Planko konstanta, o f - šviesos bangos dažnis.

Šviesos kvantavimo idėją pirmasis 1899 m. iškėlė Maksas Plankas. Remiantis šia idėja Albertas Einšteinas 1905 m. paaiškino fotoefektą.

Optika