FOTONOK Einstein 1905: fotoeffektus → hν energiájú fotonok

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Az optikai sugárzás Fogalom meghatározások
Advertisements

Részecske vagy hullám? – A fény és az anyag kettős természetéről Vámos Lénárd TeTudSz 2010.okt.1.
Scherübl Zoltán Nanofizika Szeminárium - JC Okt 18. BME.
Félvezető fotodetektorok és napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 2 dr. Mizsei János, 2006.
Holografikus adattárolásban alkalmazott fázismodulált adatlapok kódolása kettőstörő kristály segítségével Sarkadi Tamás 5.évf. mérnök-fizikus hallgató.
Pozitron annihilációs spektroszkópia
A reakciókinetika időbeli felbontásának fejlődése.
Kísérleti módszerek a reakciókinetikában
REZGŐ TÜKRÖK A KVANTUMVILÁG HATÁRÁN
Színképek csoportosítása (ismétlés)
KVANTUMKEFÍR A kvantummechanikát nem lehet megérteni, csak megszokni.
JOSEPHSON QUBITEK Josephson effektus dióhéjban
A kvantummechanika rövid átismétlése
Spektroszkópiáról általában és a statisztikus termodinamika alapjai
Mérés és adatgyűjtés Szenzorok I. Mingesz Róbert
Becquerel I. Curie és Joliot Hevesy György
Fantasztikus fény: A LÉZERFÉNY
Statisztikus fizika Optika
Dr. Csurgai József Gyorsítók Dr. Csurgai József
A fény részecsketermészete
NANOMECHANIKAI RENDSZEREK OTT, AHOVA A KVANTUM-KLASSZIKUS HATÁRT VÁRJUK Egyre könnyebb nanomechanikai oszcillátorok - rajtuk a megfigyelést segítő tükörrel.
Koherens kvantummechanika 1. világháború kvantummechanika 1926-tól 2. világháború 1941(?) MI A KÜLÖNBSÉG? Geszti Tamás ELTE.
KVANTUM ÉS KLASSZIKUS HATÁRÁN Planck 150 emlékülés MTA Fizikai Osztály 2008 május 14.
Hagyományos reakciókinetikai mérés:
A szingulett gerjesztett állapot dezaktiválódási csatornái E SS1S1 S2S2 T1T1 T2T2 ?
Fényszórás (sztatikus és dinamikus) Ülepítés gravitációs erőtérben
Ülepítés gravitációs erőtérben Fényszórás (sztatikus és dinamikus)
Lézerspektroszkópia Előadók: Kubinyi Miklós Grofcsik András
2. Félvezetőlézerek Lézerközeg: p-szennyezett és n-szennyezett félvezető anyag közötti határréteg Az elektromos vezetés szilárdtest-fizikai alapjai szükségesek.
A kozmikus háttérsugárzás összetevői, újabb vizsgálati módszerei
NANOMECHANIKAI RENDSZEREK OTT, AHOVA A KVANTUM-KLASSZIKUS HATÁRT VÁRJUK Egyre könnyebb nanomechanikai oszcillátorok - rajtuk a megfigyelést segítő tükörrel.
ATOMOPTIKA atomok terelése: litografált rácsokkal, diafragmákkal stb, erős fényerőkkel (rezonanciától elhangolt erős lézerfény) > 0 („kék elhangolás”)
Kómár Péter, Szécsényi István
Kubinyi Miklós ) Lézerspektroszkópia Kubinyi Miklós )
Magyar Tudományos Akadémia Atommagkutató IntézetDebrecen Valósidejű megfigyelések atomi időskálán Tőkési Károly.
Gáztöltésű detektorok Szcintillátorok Félvezetők
Auger és fotoelektron spektrumok –az inelasztikus háttér modellezése Egri Sándor Debreceni Egyetem, Kísérleti Fizika Tanszék ATOMKI.
Raman spektroszkópia hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnS hnAS
Lézerek alapfelépítése
Raman spektroszkópia hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hn0 hnS hnAS
NIR-VIS spektrométerek. NIR-VIS spektrumok „NIR spectra ( cm -1 ) of polymers, monomers, plasticizers, lubricants, antidegradantes (antioxidantes,
Hullámmozgás.
Villamos tér jelenségei
Fénypolarizáció Fénysarkítás.
Anyagvizsgálat optikai és magneto-optikai spektroszkópiával Kézsmárki István, Fizika Tanszék, docens Magneto-optikai csoport.
Radon transzformáció (J. Radon: 1917)
Szép és hasznos kvantummechanika
CCD spektrométerek szerepe ma
Az anyagszerkezet alapjai
Einstein és Planck A fotoeffektus.
Elektronmikroszkópia
Az ősrobbanás Szebenyi Benő.
Schrödinger-macskák Élő és halott szuperpoziciója, összefonódva azzal, hogy egy radioaktív atom már elbomlott (↓), ill. még nem bomlott el (↑) : Hogy lehet.
JOSEPHSON QUBITEK Josephson effektus dióhéjban Töltés és fluxus qubitek Kontrol és kiolvasás Két qubites logikai kapuk Alapanyag: szupravezető aluminium.
NEMLOKALITÁS: EPR, BELL, GHZ. Csak tökéletes detektorokkal!
Dr. Rácz Ervin Óbudai Egyetem
Bevezetés a méréskiértékelésbe (BMETE80ME19)
Spektroszkópia Analitikai kémiai vizsgálatok célja: a vizsgálati
Vevők, erősítők, passzív eszközök
ATOMOPTIKA atomok terelése: litografált rácsokkal, diafragmákkal stb, erős fényerőkkel (rezonanciától elhangolt erős lézerfény) > 0 („kék elhangolás”)
Nagyfeloldású Mikroszkópia Dr. Szabó István 10. SNOM TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési.
Orvosi képalkotó eljárások fizikai alapjai: PET. PET: pozitron emissziós tomográfia A pozitron emissziós tomográfia (PET) olyan, a nukleáris medicina.
FOTONIKA Tartalom és bevezetés. TÁMOP C-12/1/KONV projekt „Ágazati felkészítés a hazai ELI projekttel összefüggő képzési és K+F feladatokra"
Optikai mérések műszeres analitikusok számára
Optikai mérések műszeres analitikusok számára
A reakciókinetika időbeli felbontásának fejlődése
foton erős kölcsönhatása
Szilárd testek fajhője
Kísérletek „mezoszkópikus” rendszerekkel!
Optikai mérések műszeres analitikusok számára
Előadás másolata:

FOTONOK Einstein 1905: fotoeffektus → hν energiájú fotonok az érvelés nem igaz, de fotonok mégis vannak, csak ritkán külön: a fotonszám-sajátállapot egzotikus („a fotonszám rossz kvantumszám”) Poisson-eloszlásban lehetetlen kizárni, hogy ahol egy foton van, ott több is legyen (se rövid időkapuzással, se kis intenzitással) a koherens állapot közönséges Erősebb érv a fotonok mellett a fény-anyag kölcsönhatásban: indukált és spontán emisszió (Einstein 1917) Igazán erős bizonyíték: KÉTFOTON-KORRELÁCIÓK koincidenciában mérve 1956 Hanbury-Brown és Twiss : intenzitáskorrelációk csillagászatban és laboratóriumban ~1960 lézerek 1963 Glauber: fotodetektálás elmélete, kvantumoptika (2005 Nobel-díj) 1975 után Mandel et al.: kísérletek kétfoton-forrásokkal 1982-től (Aspect et al.) BELL-TESZTEK

Egyes fotonok detektálása? FOTONDETEKTOROK klasszikus: fény → hő ~ intenzitás (bolométer) Egyes fotonok detektálása? Részecskeszámlálás Geiger-Müller (nem proporcionális!) üzemmódban: minden fotonra egy áramlökés nehézség máig is: időben közeli fotonok szétválasztása! FOTOELEKTRON-SOKSZOROZÓ (PM) LAVINA-FOTODIÓDA (APD) ugyanez félvezetőből (más hullámhossz: más anyag) (infrában, ami az üvegszálon jól terjed: távközlési alkalmazások!) vezetési sáv valencia-sáv 7 10 elektron/foton kb 50 % hatásfok sötét zaj

Szupravezető nanohuzal egyfoton-detektor 2001 óta – ma a leggyorsabb

Meissner-effektus kritikus B fölött nem éri meg szupravezetőnek lenni Kritikus térerősség kritikus áram ~ n Cooper pár sűrűség A foton egyrészecske-gerjesztéseket kelt, csökkenti az n kondenzátum-sűrűséget, ezzel csökkenti a kritikus áramot A mintát áramgenerátorral a kritikus áram alatt hajtjuk meg. A fotontól a kritikus áram fölé kerül: MEGSZAKAD A SZUPRAVEZETÉS feszültség-lökés

a b i f: egy fotonnal kevesebb

a fotoelektronok detektálási valószínűsége egy foton detektor sorszáma

τ Hanbury-Brown és Twiss 1956 2 1 0 termikus koherens 2 1 0 termikus koherens egy atom csapdázva τ

Hanbury-Brown és Twiss alkalmazta az effektust csillagászati interferometriára is: két távoli detektor kétfoton-korrelációiból következtethetünk egy csillag méretére.

ω Az igazi kétfoton-kísérletek: paraméteres lekonvertálás ω/2 ω/2 Egy foton be, kettő ki: másodrendű (Pockels) nemlinearitás kell: reflexió-centrum nélküli kristályok (ADP, KDP stb.) ω/2 Transzverzális impulzusmegmaradás: a kúpon két ellentétes pontot blendékkel kell kiválasztani θ ω θ ω/2 Klasszikus nemlineáris optikában csak felharmonikus létezik, a lekonvertálás kvantumos effektus: páros spontán emisszió A θ kúpszöget a fázisillesztés = longitudinális impulzusmegmaradás követelménye határozza meg: (ilyen kristály kell)

Másodfajú paraméteres lekonvertálás: kettőstörő kristályban (pl. BBO), a kijövő két foton két kúpon lép ki, különböző polarizációval A két kúp metszésvonalaihoz illesztett blendéken összefonódott fotonpár lép ki - sokféle variáció, pl.

Hong, Ou, Mandel 1987: kioltó kétfoton-interferencia kb. 1970-től: az első igazi EGYFOTON-FORRÁS: ha az egyik fotont detektálják, a párja egyedül lép ki ugyanakkor! (koincidenciában kell használni) Hong, Ou, Mandel 1987: kioltó kétfoton-interferencia 1 2 3 4 optikai harsona: késleltető, 0.1 fs pontossággal i Ebből lenne a koincidencia, de mivel bozonok, , így a koincidencia kioltódik a kétfoton-interferencia által!

késleltetés (optikai harsona) A kioltáshoz a tökéletes optikai kollimáláson kívül IDŐBELI EGYBEESÉS kell, ami 0.1 fs-os pontosságú IDŐMÉRÉST tesz lehetővé koincidencia- szám 1 fs késleltetés (optikai harsona) a két ágba különböző polarizációt bevezetve megjelennek a koincidenciák („út-info elmossa az interferenciát”) a polarizációkülönbséget utólag (!!) (de még a detektor előtt) megszüntetve, újra eltűnik a koincidencia („kvantumradír”) További trükkös kombinációk: DM Greenberger, MA Horne and A Zeilinger 1993 Multi-particle interferometry and the superposition principle, Physics Today August pp22­29

A kvantumosság igazán megrázó tesztjeit a Bell-egyenlőtlenségek gondolatvilágában született mérések jelentik: lásd a következő részben