F7050 Kvantová elektronika - lasery a masery

Přírodovědecká fakulta
podzim 2012
Rozsah
4/2/0. 5 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jan Janča, DrSc. (přednášející)
prof. Mgr. Petr Vašina, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Jan Janča, DrSc.
Ústav fyzikální elektroniky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jan Janča, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyzikální elektroniky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 15:00–16:50 Fs1,01017, Út 10:00–11:50 Fs1,01017, Čt 18:00–19:50 Fs1,01017
Předpoklady
( F2070 Elektřina a magnetismus && F4100 Úvod do fyziky mikrosvěta )||( F2050 Elektřina a magnetismus && F4050 Úvod do fyziky mikrosvěta )
Atomová, jaderná a částicová fyzika, Kvantová mechanika, Teorie elmg. pole.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
V přednášce jsou studenti seznámeni s historií tohoto předmětu, původními teoretickými předpoklady a prvními úspěšnými experimenty s generací stimulované emise. Postupně jsou probrány všechny typy běžně používaných laserů amaserů. Závěr přednášky je věnován diagnostice pomocí nukleární magnetické rezonance. Počátky radiospektroskopie. Spektrum atomu vodíku. Rabiho metoda měření mg. momentů. Atomy s ekvivalentními elektrony a hierarchie atomových termů. Dipólové záření. Pravděpodobnosti přechodů. Back- Goudsmitův jev a efekty jemné struktury.Tvar a šířka spektrální čáry. Kvantová soustava jako stimulovaného zesilovač záření. Einsteinova kinetická rovnice. Saturace absorpce a zesílení. Prahová podmínka inverze. Tříhladinové a čtyřhladinové systémy.Lasery na bázi pevných látek. Systémy ozařování. Optické rezonátory.Rubínový a neodymový laser. Plynové lasery. Helium-neonový, argonový a CO2 laser. Barvivové a chemické lasery. Impulsní lasery. Lasery na volných elektronech. Generace gigantických pulsů. Synchronizace modů. Polovodičové lasery. Lasery ve vědě a technice. Pseudovibrační spektrum NH3. Čpavkový maser. Elektronová a nukleání spinová rezonance. EPR a NMR spektrometry. NMR tomografie. Masery na bázi paramgnetických látek. Základní nelineární jevy v kvantové elektronice. Generace druhé a třetí harmonické. Multifitonová absorpce. Parametrická generace světla.
Osnova
  • Radiospektroskopické metody. Kvantová teorie záření. Pravděpodobnosti přechodů. Kvantová soustava jako zesilovač stimulovaného záření. Tvar a šářka spektrální čáry. Optické rezonátory. Saturace zesílení. Plynové lasery. Lasery na bázi pevných látek. Laser v režimu modulované kvality. Polovodičové lasery. Elektronová a nukleární paramagnetická rezonance. Masery.
Literatura
  • YARIV, Amnon. Quantum electronics. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1989. xx, 676. ISBN 0471609978. info
  • SVELTO, Orazio. Principy lazerov : Principles of lasers. 2. perer. i dop. izd. Moskva: Mir, 1984. 395 s. info
  • YARIV, Amnon. Kvantovaja elektronika : Quantum electronics. Moskva: Sovetskoje radio, 1980. 487 s. info
  • SVELTO, Orazio. Fizika lazerov : Principles of lasers. Moskva: Mir, 1979. 373 s. info
  • Advances in quantum electronics. Volume I. Edited by D. W. Goodwin. London: Academic Press, 1970. xii, 274 s. info
Výukové metody
Klasická přednáška a teoretické cvičení.
Metody hodnocení
Přednáška a cvičení. Zkouška písemná a ústní.
Informace učitele
Studenti kombinovaného studia si na začátku semestru domluví s přednášejícím způsob samostatného studia. Přednášející po dohodě se studentem vybere nejvhodnější literaturu (s ohledem na znalost cizích jazyků studenta), která bude sloužit jako základní učební text. V nutném případě lze pořídit kopie přednášeného učiva z textů připravených učitelem. Budou zadány příklady ke cvičení, které musí vyřešené student předložit v písemné podobě před připuštěním ke zkoušce.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
S.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2010, podzim 2011 - akreditace, podzim 2014, podzim 2016, podzim 2018.