- 開講元
- 物理学コース
- 担当教員名
- 金森 英人
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 金1-2(H119B)
- クラス
- -
- 科目コード
- PHY.C449
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2016年度
- 開講クォーター
- 4Q
- シラバス更新日
- 2016年12月14日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 日本語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
自然放出、誘導放出といった光と物質の基本的な現象の理解からはじまり、反転分布と光共振器から構成されるレーザーの原理について説明をします。その結果、発生するレーザー光の性質を特徴づける上で有効なコヒーレンスという概念を導入し、一般的な光との違いを明確にします。次に物質がコヒーレントな光と相互作用した結果として生成されるコヒーレントな状態について説明します。対象とする物質系としては孤立した２準位系から始め、多体の集合系に拡張用するために密度行列を導入し、T1、T2等の緩和現象も取り扱えるようにします。最後に各種レーザーの特徴を挙げ、それらを分類した上で実際の応用例を紹介します。
到達目標
空間モードを踏まえたレーザー発振の基礎原理、レーザーと通常の光との違い、コヒーレント相互作用の基礎を理解した上で、普通の光源では実現できないコヒーレントな物質の量子状態を学びます。さらに各種レーザーの動作原理と特徴を理解し、その応用についての知識を身につけることを目的とします。
キーワード
空間モード、自然放出と誘導放出、反転分布、光共振器、コヒーレンス、密度行列、空間モード、超短パルス
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
講義の要点や重要な数式、グラフ、図を一部マスクしたパワーポイント仕様の未完成な講義ノートを予め配布します。
授業中は板書の代わりに、スクリーン上のパワーポイン画面に必要事項を書き加えながら説明していきます。
諸君は説明を聞きながら、ブランク部を自分で書込・補填することによって完成版講義ノートとします。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 光の吸収と放出 | 自然放出と誘導放出についてのEinsteinの理論 |
| 第2回 | レーザーの基礎原理 | 反転分布と光共振器 |
| 第3回 | レーザー発振の出力特性 | レーザー発振のレート方程式 |
| 第4回 | 光のコヒーレンス | 時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンス |
| 第5回 | ２準位系とレーザー光のコヒーレント相互作用 | ラビ振動 |
| 第6回 | 密度行列の運動方程式 | 光学的ブロッフォ方程式 |
| 第7回 | CWレーザーと超短パルスレーザー | モード同期 |
| 第8回 | 各種レーザーの特徴と分類 | 固体、液体、気体レーザー |
教科書
講義中に配布する資料を用います.
参考書、講義資料等
レーザー物理入門 霜田光一 岩波書店
光の量子論、 ラウドン、 内田老鶴圃
成績評価の基準及び方法
到達度を期末テストにより評価する。
関連する科目
- PHY.C446 ： 光と物質Ⅰ
- PHY.C447 ： 光と物質Ⅱ
- PHY.C448 ： 光と物質Ⅲ
- PHY.C343 ： 化学物理学
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
量子力学の基本知識
