Semestr - Politechnika Rzeszowska

ZAŁĄCZNIK DO
ZARZĄDZENIA NR 24/2000
REKTORA PRZ z dnia 13 listopada 2000 r.
POLITECHNIKA RZESZOWSKA
Im. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA
W RZESZOWIE
WYDZIAŁ
Matematyki i Fizyki Stosowanej
KIERUNEK
Fizyka Techniczna
Fizyczne podstawy diagnostyki i miernictwa
SPECJALNOŚĆ
Dzienne inżynierskie
RODZAJ STUDIÓW
KARTA PRZEDMIOTU
N AZWA
P RZEDMIOTU
Elektronika kwantowa
IMIĘ NAZWISKO, TYTUŁ
Kontakt
Dr inż. Tomasz Więcek,
tel.: 1744, [email protected]
Jednostka
Katedra Fizyki
RODZAJ ZAJĘĆ
REALIZOWANYCH W
RAMACH PRZEDMIOTU
LICZBAGODZIN
PROWADZONYCH ZAJĘĆ
W DANYM S E M E S T R Z E
W*
Ć*
L*
P*
K*
s e m e s t r: 5
s e m e s t r: 5
s e m e s t r:
s e m e s t r:
s e m e s t r:
30
30
TEMATYKA ZAJĘĆ** WG PROWADZONYCH RODZAJÓW ZAJĘĆ
WYKŁAD:
1. Teoria zaburzeń: ■ Stacjonarna teoria zaburzeń ■ Zależna od czasu teoria zaburzeń ■ Harmoniczne, okresowe
zaburzenie ■ Złota reguła Fermiego ■ Zaburzenie skokowe ■ Formalizm macierzy gęstości.
2. Promieniowanie optyczne: ■ Wiązki i promienie oraz ich charakterystyki ■ Fale świetlne: ■ Równanie falowe ■
3.
4.
5.
Gęstość energii promieniowania ■ Wektor Poyntinga ■ Fotony, światło – zbiór fotonów ■ Fale płaskie ■ Fale
sferyczne ■ Natężenie światła ■ Rozkład spektralny ■ Polaryzacja fal świetlnych.
Przejście od fal świetlnych do fotonów: ■ Pole fali świetlnej w skończonej objętości ■ Rozkład pól na oscylatory ■
Promieniowanie ciała doskonale czarnego ■ Kwantowanie pól – operatory tworzenia i niszczenia fotonów.
Koherencja fal świetlnych: ■ Funkcja koherencji wzajemnej, jej związek z kontrastem prążków interferencyjnych ■
Koherencja czasowa ■ Koherencja przestrzenna ■ Koherencja czasowa i stopień monochromatyczności
promieniowania ■ Koherencja przestrzenna i kierunkowość promieniowania ■ Zasady holografii optycznej ■
Użyteczne cechy holografii.
Własności kolektywów fotonów: ■ Gaz fotonów ■ Szumy termiczne i kwantowe w przypadku gazów fotonów w
równowadze termodynamicznej ■ Fluktuacje w wiązkach fotonów ■ Korelacje fluktuacji ■ Interferometr BrownaTwissa ■ Relacja nieoznaczoności dla liczby fotonów i fazy ■ Korelacje fluktuacji i koherencja.
6. Fotony w interferometrach: ■ Interferencja w obecności pojedynczego fotonu ■ Interferencja kwantowa i klasyczna.
7. Oddziaływanie promieniowania z materią: ■ Podstawowe informacje z elektrodynamiki ■ Energia pola
elektromagnetycznego ■ Kwantowanie pola elektromagnetycznego ■ Operatory tworzenia i niszczenia ■
Kwantowanie fal biegnących ■ Promieniowanie pola ciała doskonale czarnego ■ Wzór dla średniej energii termicznej
modu ■ Przejścia wymuszone układów kwantowych w wyniku zderzenia ■ Spontaniczne przejścia układu atomowego
■ Wyprowadzenie wzoru dla prędkości przejść spontanicznych ■ Czas życia wzbudzonego stanu atomu wodoru
względem przejść spontanicznych.
LICZBA
GODZIN
30
c. d. KARTY PRZEDMIOTU:
Elektronika kwantowa
8. Pochłanianie, wzmacnianie i dyspersja pola elektromagnetycznego przez ośrodki atomowe: ■ Ewolucja czasowa
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
atomu dwupoziomowego bez zderzeń ■ Pochłanianie i wzmacnianie promieniowania elektromagnetycznego układami
atomowymi z uwzględnieniem zderzeń ■ Elektryczna polaryzacja ośrodka ■ Podatność elektryczna i stała
dielektryczna ■ Sens fizyczny podatności elektrycznej ■ Wyprowadzenie wzoru dla zespolonej podatności przy
pomocy macierzy gęstości.
Oddziaływanie elektronów i jąder atomowych z polem magnetycznym – rezonans magnetyczny ■ Masery ■
Orbitalny moment magnetyczny elektronu ■ Wyprowadzanie operatora Hamiltona dla elektronu w polu
magnetycznym ■ Spinowy moment pędu ■ Spiny jąder atomowych i NMR ■ Oddziaływanie nadsubtelne ■ EPR.
Optyczne drgania własne lasera: ■ Laserowy generator elektromagnetyczny ■ laser Fabrie-Peraulta ■ Częstości
drgań własnych lasera ■ Laser rubinowy.
Klasyfikacja laserów: ■ Lasery gazowe ■ Lasery na ciele stałym ■ Lasery barwnikowe ■ Lasery ekscymerowe ■
Lasery rentgenowskie.
Laser: ■ Przestrajanie i stabilizacja częstotliwości ■ Metody generacji krótkich i ultrakrótkich impulsów światła.
Transport ładunku w półprzewodnikach: ■ Nośniki ładunku i półprzewodniki samoistne ■ Koncentracja
elektronów i dziur ■ Energia jonizacji atomów domieszek w krystalicznym półprzewodniku ■ Koncentracja nośników
ładunku w półprzewodnikach domieszkowych ■ Rozpraszanie elektronów w kryształach półprzewodników ■ Dyfuzja
i rekombinacja ■ Rekombinacja elektronów i dziur ■ dyfuzja w przestrzeni pół-nieskończonej.
Półprzewodniki ze złączami p-n: ■ Transport ładunku przez takie złącza ■ Rozkład koncentracji nośników ładunku i
potencjału w złączu p-n ■ Kontaktowa różnica potencjałów ■ Złącze p-n z przyłożonym zewnętrznym polem ■
Przepływ pola przez złącze p-n ■ Pole elektryczne w złączu ■ Pojemność elektryczna złącza ■ Tranzystor ze złączem
p-n-p ■ Prądy elektryczne w tranzystorze.
Półprzewodnikowy laser iniekcyjny: ■ Pochłanianie światła i optyczne promieniowanie stymulowane w krysztale
półprzewodnikowym ■ Laser na złączu p-n.
ĆWICZENIA:
30
Tematyka ćwiczeń zgodna z problematyką wykładu.
* niepotrzebne skreślić
** wypełniać odpowiednio
WYKAZ ZALECANEJ LITERATURY
L. p.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
G. Baym, Lectures on Quantum Mechanics, Benjamin, Reading, 1974
M. Bertolotti, Masery i lasery, WNT, Warszawa 1987
W. Brunner i inni, Elektronika kwantowa, WNT, Warszawa 1980
H. Haken, Światło, PWN, Warszawa 1993
F. Kaczmarek, Podstawy działania laserów, WNT, Warszawa 1983
M.W. Karłow, Wykłady z fizyki laserów, WNT, Warszawa 1989
A. Piekara, Nowe oblicze optyki, PWN, Warszawa 1976
W. Tarasow, Fizyczeskije osnowy kwantowoj elektroniki, Sowietskoje Radio, Moskwa, 1976
A. Yariv, An Introduction to Theory and Applications of Quantum Mechanics, Willey, New York, 1982
A. Ziel, Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego, WNT, Warszawa 1980
FORMA I WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU
(RODZAJU ZAJĘĆ)
WYKŁAD: Egzamin
ĆWICZENIA: Okresowe kolokwia, ocena aktywności studentów.
PODPISY:
................................................................................................................................................................................
nauczyciela akademickiego odpowiedzialnego za przedmiot
data
................................................................................................................................................................................
kierownika zakładu/katedry akceptującego kartę
data