深圳大学电子科学与技术学院 光波模式和光子状态 按照量子电动力学概念,利用波动和粒子两 种观点,说明:光波的模式和光子的状态是 等效的
深圳大学电子科学与技术学院 • 二、光波模式和光子状态 • 按照量子电动力学概念，利用波动和粒子两 种观点，说明：光波的模式和光子的状态是 等效的
深圳大学电子科学与技术学院 (一)波动观点 光电磁波的运动规律由麦克斯韦方程决定 单色平面波是一种特解 麦克斯韦方程的通解可表示为一系列单色 平面波的线性叠加
深圳大学电子科学与技术学院 • 光电磁波的运动规律由麦克斯韦方程决定 • 单色平面波是一种特解 • 麦克斯韦方程的通解可表示为一系列单色 平面波的线性叠加 （一）波动观点
深圳大学电子科学与技术学院 在自由空间,具有任意波矢的单色平面波都 可以存在 在一个有边界条件限制的空间V内,只能存在 系列独立的具有特定波矢k的平面单色驻波 这种能够存在于腔内的驻波(以某一波矢为 标志)称为电磁波的模式或光波模。一种模 式是电磁波运动的一种类型,不同模式以不 同的区分。 同一被矢对应着两个具有不同偏振方向的模
深圳大学电子科学与技术学院 • 在自由空间，具有任意波矢 的单色平面波都 可以存在。 • 在一个有边界条件限制的空间V内，只能存在 一系列独立的具有特定波矢 的平面单色驻波。 • 这种能够存在于腔内的驻波（以某一波矢 为 标志）称为电磁波的模式或光波模。一种模 式是电磁波运动的一种类型，不同模式以不 同的 区分。 • 同一波矢对应着两个具有不同偏振方向的模。 k k k k
深圳大学电子科学与技术学院 求空腔内的模式数月: ·设空腔为V=AxAy的立方体,沿三个坐标 轴方向传播的波分别应满足的驻波条件为 Ay=n,△=q 2 2 波矢k的三个分量应满足条件 m.k.= △x △ 每一组正整数m、n、q 对应腔内一种模式 (包含两个偏振)
深圳大学电子科学与技术学院 • 设空腔为 的立方体，沿三个坐标 轴方向传播的波分别应满足的驻波条件为 • 波矢 的三个分量应满足条件 q z n k y m k x kx y z = = = , , 每一组正整数m、n、q 对应腔内一种模式 （包含两个偏振） V = xyz 2 , 2 , 2 x = m y = n z = q k 求空腔内的模式数目：
深圳大学电子科学与技术学院 以k、k为轴建立直角坐标系,即在波矢 空间中表示光波模,每个模对应波矢空间的 点。每一模式在三个坐标轴方向与相邻模 的间隔为 丌 1△ △ y 兀△ △z 每个模式在波矢空间占有一个体积元 △△k△k △X△v△z
深圳大学电子科学与技术学院 • 以kx、ky、kz为轴建立直角坐标系，即在波矢 空间中表示光波模，每个模对应波矢空间的 一点。每一模式在三个坐标轴方向与相邻模 的间隔为 • 每个模式在波矢空间占有一个体积元 z k y k x kx y z = = = , , x y z V k k k x y z 3 3 = =