Laserfysik ( forår 2008 - 5 ECTS )
Rammer for udbud
-
Uddannelsessprog:
(se under Undervisnings- og arbejdsform)
-
Niveau:
Overbygningskursus Del af Teknisk fysik fagpakke
-
Semester/kvarter:
3. kvarter
-
Timer per uge:
7
-
Deltagerbegrænsning:
-
Undervisningssted:
Århus
-
Hovedområde:
Det Naturvidenskabelige Fakultet
-
Udbud ID:
6866
Formål
Formålet med kurset er primært at opnå forståelse for fysikken bag forskellige laser-typer, som hyppigt benyttes i forskningsverdenen. Med udgangspunkt i klassiske og kvantemekaniske beskrivelser af lys-atom vekselvirkning vil generelle egenskaber ved kontinuerte og pulserede lasere blive diskuteret. For udvalgte lasersystemer vil specifikke karakteristika bliver præsenteret. Den grundlæggende lys-atom vekselvirkningsbeskrivelse vil desuden danne baggrund for en diskussion af ikke-lineære fænomener og af nogle laserens mange anvendelser indenfor fysik og kemi.
Indhold
-
Lys-atom vekselvirkning beskrevet ved den klassiske Lorentz model
-
Tæthedsmatrice beskrivelsen med udgangspunkt i den tidsafhængige Schrödinger-ligning
-
De optiske Bloch ligninger og deres anvendelser.
-
Rateligninger for atom-lys vekselvirkning baseret på Maxwell-Bloch ligningerne
-
Kriterier for kontinuert laservirkning og laserlysets karakteristika
-
Forstærkningsmætning, og spektral- og rumlig-"hulbrænding"
-
Tidsafhængig laservirking: "relaxation-oscillations" og "Q-switching"
-
"mode-locked" lasere: Multi-mode laservrkning og ultra-korte laserpulser
-
Ikke-lineær optik: Frekvensfordobling, parametrisk nedkonvertering, Raman-spredning, Brillouin-spredning og fire-bølge blandingsfænomener
-
Optiske resonatorer
-
Introduktion til a
nvendelser af lasere indenfor atomar, molekylær og optisk fysik.
Læringsmål
Når kurset er afsluttet forventes den studerende at kunne:
-
formulere den klassiske Lorentz-model til beskrivelse af vekselvirkningen mellem atomer og lys
-
redegøre for tæthedsmatrice beskrivelsen for semi-klassisk lys-atom vekselvirkning
-
forklare de centrale forskelle mellem Lorentz-modellen og den semi-klassiske beskrivelse.
-
opstille Bloch- og Maxwell-Bloch-ligningerne med udgangspunkt i tæthedsmatrice beskrivelsen
-
gennemgå kriterierne for etablering af kontinuert laservirkning
-
gøre rede for forstærkningsmætning, samt spektral- og rumlig-"hulbrænding"
-
beskrive en kontinuert-lasers effekt- og frekvens-karakteristik
-
opstille en model til beskrivelse af "relaxation-oscillations" og "Q-switching" based pulseret laservirkning
-
formulere en model til beskrivelse af "mode-locked" laserpulser
-
forklare frekvensfordobling ud fra den ikke-lineære Lorentz-model
-
beskrive forskellige ikke-lineære optiske fænomener
Faglige forudsætninger
Atom-og molekylfysik
Underviser
Michael Drewsen.
Undervisnings- og arbejdsform
2x2 timers forelæsning og 3 timers øvelser om ugen. Dansk
Litteratur
P.W. Milonni and J.H. Eberly, "Lasers" (Wiley) + udleverede noter.
Kursushjemmeside
http://www.aula.au.dk/
Skemaplacering (forelæsninger)
Blokpar H, onsdag 14-16 + fredag 8-10, fra F2008 flyttet til blokpar B mandag 10-12 +
onsdag 10-12
Eksamensterminer
Eksamen: 3. kvarter
Reeksamen: August
Udbyder
Institut for Fysik og Astronomi
Indgår i følgende studieordninger
Bacheloruddannelsen i Fysik
Indgår i følgende fagpakker
Teknisk fysik
Tilmelding til undervisning
Via selvbetjeningen på
https://mit.au.dk/da/index.cfm
Studieordning og bedømmelse
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig, bedømt efter 7-skala med intern censur
-
Mundtlig eksamen
-
Bedømmes efter 7-trinsskalaen
-
Medvirken af intern censur
