ATOMES ET LUMIERE INTERACTION MATIERE RAYONNEMENT version 2011
Abstract
Cours donné au M2 "Concept Fondamentaux de la Physique", Parcours "Physique Quantique" de l'Université Pierre et Marie Curie-Paris6 Plan du cours: 1) Les approches phénoménologiques de l'interaction matière rayonnement: modèle de Lorentz, modèle d'Einstein. 2) L'approche semi-classique: vecteur de Bloch, équations de Bloch pour un champ monochromatique et pour un champ à spectre large. 3) Description quantique du champ électromagnétique libre: quantification sur différentes base de modes, impulsion et moment cinétique du rayonnement, quelques états quantiques remarquables, fonction de Wigner, Hamiltonien d'interaction 4) Emission spontanée: état du système atome+champ, relaxation d'un atome par émission spontanée. 5) Atome à deux niveaux et champ quasi-résonnant: précession de Rabi, franges de Ramsey, saturation de l'absorption, modèle de Jaynes Cummings, régimes de couplage faible et fort. 6) Assemblée d'atomes à deux niveaux et champ quasi-résonnant : vecteur de Bloch collectif, superradiance, mémoires quantiques. 7) Systèmes à trois niveau: pompage optique, piégeage cohérent de population, déplacements lumineux, transparence électromagnétiquement induite, sauts quantiques. 8) Fluctuations et corrélations dans l'interaction matière rayonnement: bruit de projection, équation de Langevin quantique, corrélations d'intensité dans l'émission spontanée. Annexes: - éléments sur la structure des atomes, - matrice densité.
Keywords
photon
interaction matière rayonnement
Lorentz
Einstein
équations de Bloch
vide de rayonnement
état cohérent
fonction de Wigner
photodétection
émission spontanée
vecteurde Bloch
précession de Rabi
franges de Ramsey
absorption saturée
modèle de Jaynes Cummings
couplage faible et fort
pompage optique
piégeage cohérent de population
déplacements lumineux
transparence électromagnétiquement induite
sauts quantiques
bruit de projection
équation de Langevin quantique
Hanbury-Brown et Twiss
Domains
Optique quantique [535.15*]
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