光子气体普朗克理论的探讨

光子是玻色子,自旋量子数为1,达到平衡后遵从玻色分布,符合普朗克理论.本文从基本量子理论出发,结合玻色分布,推导出普朗克公式.并给出几个重要推论.     

巨正则系综在统计力学中的地位

一般统计力学教科书上,都按该学科发展的历史顺序,依次叙述麦克斯威分布、玻耳兹曼分布、微正则分布、正则分布、费米——狄拉克分布、玻色——爱因斯坦分布,而对巨正则分布却不着重讨论。事实上,上述所有分布都不过是巨正则分布的特殊情况。如果在用最可几法导出经典的玻耳兹曼分布之后,在系综理论中也用同样的方法导出巨正则分布,再把其它分布看成是巨正则分布的特殊情况,就能使统计理论更系统。同时,由于减少了基本原     

量子统计分布律的一种推导方法

本文运用统计热力学方法推导出玻色——爱因斯坦分布律和费米——狄拉克分布律,从而得到一种新的量子统计分布律的推导方法。     

非简谐势阱超冷原子气体中涡旋的形成

1995年,玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)的实现证实了物质第五态的存在。玻色-爱因斯坦凝聚体是一种新的宏观量子态物质,它是一种长程相干的物质,具有超强相干性和超流性。通过激光扰动,人们会在超冷原子气体中发现涡旋的产生。所以,研究超冷原子气体的涡旋性质对于认识冷原子气体的超流特性有深远的意义。本文主要研究了冷原子气体中两体相互作用及势阱的非简谐性对系统模频率及单核涡旋产生的影响。     

八光子相干态是类虚化态

量子辐射场的虚化态是Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ和Ｌｅｅ从一个真实的量子辐射场的物理态和与之对应的非特殊态的分布函数出发引入的，而类虚化态是ｄｅ Ｌｉｍａ等人从真实的物理态出发引出的，本文证明量子辐射场的八光子相干态是类虚化态。     

从相对论统计力学看P=1/3·U/V和P=2/3·U/V

本文试应用相对论统计力学理论把P=1/3 U/V及P=2/3 U/V统一在一个理论中,指出这两个简单的关系式是其特殊情况,从而较深入的回答了理想玻色气体满足P=2/3 U/V而光子满足P=1/3 U/V的问题。     

电磁波在薄膜界面反射透射的量子力学方法

平面电磁波垂直入射到介质界面时,电磁波满足的亥姆霍兹方程和边界条件与量子力学中粒子入射到势垒时的方程和边界条件具有相同的形式,因此也具有相同形式的解．其本质原因在于电磁波与微观粒子具有相同的波动属性．利用量子力学中势垒隧穿的方法讨论垂直入射的电磁波在薄膜界面上的反射和透射,以及电磁波通过光子势垒的光子隧穿．     

反铁磁光子晶体波导的性质

研究了平面反铁磁光子晶体波导的色散性质.这种光子晶体波导是由两个平行金属板之间填充一维反铁磁光子晶体构成.对FeF2/Vacuum光子晶体波导进行数值和理论分析表明:(1)电磁波模式是分立的,并且只有有限的几个;(2)存在三种不同的频率带隙,其中之一是光子晶体共有的,其宽度取决材料的介电性质,之二是来自反铁磁的共振性质,之三是来自波导的结构.     

部分相干源的多粒子玻色--爱因斯坦关联计算

计算与模拟了高能重离子碰撞中部分相干源的多粒子玻色--爱因斯坦关联,研究了在对称位形条件下,不同相干性程度的关联函数曲线.与两粒子关联相比,多粒子关联对源密度分布更敏感,通过对多粒子玻色--爱因斯坦关联的分析,能够对源密度分布进行细致的研究.     

石墨烯对反铁磁光子晶体的法拉第效应

采用线性传输矩阵法研究了Faraday位型下含石墨烯层的反铁磁光子晶体的Faraday效应.当电磁波垂直入射到石墨烯反铁磁体系时,给出这种位型下的色散关系,设定不同介质中电磁波磁场的波解形式,通过电磁场的边界条件得出传递矩阵,最后给出不同种一维石墨烯反铁磁光子晶体的透射率和Faraday旋转角的表达式并进行数值模拟.研究了两种结构下的石墨烯磁性光子晶体的透射率及法拉第旋转随层数的变化关系,电介质排布有所不同,会导致其透射率发生很大变化.当只在光子晶体中间的反铁磁层上覆盖单层石墨烯薄膜时,发现在THz频域范围内,光子晶体会增强石墨烯对泵浦波的吸收.     

共振激发量子点在非共振量子点-腔耦合结构性质的研究

提出了在非共振量子点-腔耦合结构中有一共振激发量子点的模型.采用量子主方程方法计算平均光子数、平均声子数、光子数分布和二阶相关度随时间演化,来研究该系统的量子统计和相干性质.分别讨论了光子数分布和二阶相关度随原子自发辐射率、腔场衰减率及平均声子数改变的时间演化行为.研究表明无论好腔条件下还是坏腔条件下,腔场内的光子都成亚泊松分布.好腔条件下反群聚性不明显,但在坏腔情况下表现出明显的反群聚性.该体系的声子数均没有明显的变化.     

玻色-爱因斯坦凝聚体基态的动能微扰

利用微扰方法研究了动能对玻色—爱因斯坦凝聚体的基态能量的粒子数平均值和粒子几率密度分布的影响，对^87Rb原子的模拟结果标定了弱、强相互作用时一维凝聚体中的粒子数范畴。     

原子—腔耦合系统中光子数分布的时间演化行为

采用量子主方程方法通过计算光子数分布随时间演化来研究一个二能级原子与单模腔耦合的系统的量子统计.在好腔和坏腔的条件下,讨论了光子数分布随纯失相、原子自发辐射率以及腔场衰减率改变的时间演化行为.研究表明无论好腔条件下还是坏腔条件下,腔场内的光子都先成亚泊松分布,最终趋于泊松分布.     

耦合双原子与两个单模腔场的光子数分布和自发辐射特性

研究由两个全同的二能级原子分别同时与两个耦合微腔构成的系统,腔场处于弱相干状态,忽略了两个原子之间的相互作用.采用理论推导和数值计算相结合的方法,研究系统的平均光子数和腔场自发辐射光谱的性质.讨论了腔场的衰减率与平均光子数的关系,以及腔场的耦合强度对弱相干场耦合腔系统自发辐射光谱的影响.研究结果表明:当腔场的衰减率增加时,在两个耦合腔场的非相干泵浦率和衰减率共同作用下,腔场的平均光子数减少,并随衰减率的增加而产生了一个真空拉比震荡.当C1腔场的本征频率γ1变大时,发射光谱S(ω)双波峰整体向高频段飘移.另一方面,当C1腔场的耦合强度g1增加时,高频段和低频段的发射峰分别向高频段和低频段移动.     

单原子激光光场的相干性和光子统计分布

采用量子主方程方法来研究一个二能级原子与单模腔耦合的耗散系统的平均光子数与二阶量子相干度随时间的演化行为.结果表明在好腔和坏腔条件下,两腔的腔场的光子二阶量子相干度都受到原子所受真空阻尼率γ变化的明显影响.不同的是,在坏腔条件下,光子的统计分布在受真空阻尼率γ的影响时表现的并不明显,而在好腔的条件下将会变得比较明显.     

介电常数色散的异向介质天线

推导出空间色散异向介质的色散特性方程,利用该材料其中一个方向的介电常数在某特定频率附近为零的特性来制作高指向性天线. 研制了一种交叉金属条结构的异向介质,对放置于这种异向介质中的全向偶极天线进行了仿真,辐射场经过此异向介质与空气的交界面后,在自由空间中集中于异向介质与空气界面的法线方向上、频率为11.5GHz时实现了高指向性,其半功率波束宽度为5±,增益为17.68 dB. 仿真结果与实验结果吻合.     

二能级原子与单模光场相互作用公式推导

基于单个二能级原子与单模光场的相互作用,忽略掉能量不守恒项,推导出Jaynes-Cummings模型的哈密顿量．用几率幅方法得到了t时刻场具有n个光子、原子分别处在态■和态■的概率表达式,通过对原子态求迹,得到在t时刻场具有n个光子的概率p(n),并给出相干态下原子布居数W(t)演化特性．     

弱联接玻色爱因斯坦凝聚体中势垒宽度对非线性耦合及其动力学的影响

利用解析与数值方法,对处于对称双势阱中的玻色爱因斯坦凝聚体中,势垒宽度对系统非线性耦合及其动力学的影响进行了研究.研究发现当势垒宽度较大时,系统的线性耦合强度可迅速减小;在势垒宽度大于0.3且非线性强度较大时,线性耦合强度远小于非线性耦合项,此时玻色约瑟夫森结模型的动力学特性由非线性耦合强度来决定.同时对势垒宽度对BEC约瑟夫森振荡的周期和发生宏观量子自俘获时的非线性临界值进行了详细的研究.     

超低温下运行的硅探测器（英文）

由于升级版强子对撞机中的最大粒子能量和亮度的增加,我们需要得到在对撞机磁环附近辐射场更精确的分布,因此我们必须把探测器放在磁环的附近以减小碎片对粒子束的影响.欧洲核子中心(CERN-BE-BI-BL,RD39)和俄罗斯Ioffe研究所7年前把硅探测器作为一种选择对其开展了研究工作.由俄罗斯Ioffe研究所制作的探测器在1.9K和4.3K温度下对能量为23GeV的质子实时辐射检测中,得到了探测器的特征并由此发现了新的物理现象.     

宏观量子效应状态特征的研究

深入分析了显示宏观量子效应状态的基本特性,以常见的、易出现宏观量子效应的超导态为例,从理论上证明了它是在体系的非线性作用下,由于对称性自发破缺,产生相变后所形成的自发相干态和准玻色凝聚态。