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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 功能材料 » 光学材料 » 【求助】场及量子化
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witch_girl

金虫 (文坛精英)

[交流] 【求助】场及量子化 已有4人参与

1、场是一种物质，可是场的本质到底是什么？比如光场，电磁场？是否能把光场看作一定空间内的一系列光子的集合？而光场对处于光场之中粒子的作用其实就是这一系列光子作用的综合表现？

2、而由于波粒二象性，当需要分析粒子性时，为了方便，所以有必要引入场的量子化？

3、场的量子化的本质是什么？描述的是场中的光子（比如光场）随时间演化的规律（类似于薛定谔方程）？湮灭算符和产生算符的本质又是什么？湮灭算符中涉及到一个真空态，这个真空态指什么，表示什么都没有？什么都没有又是什么意思？

4、场的相关函数又表示的是什么意思呢？自相关函数和互相关函数。自相关函数表示的是随机变量平方的期望，那么在这里是什么意思？互相关函数表示两处或两个时间的随机变量的相关性，这里就表示光场随空间或时间的变化规律？那它的模值大小表明了什么？
谢谢~~~

[ Last edited by witch_girl on 2010-5-11 at 10:43 ]
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Make it or Break it
1楼 2010-05-11 10:32:29
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
GrasaVampiro(金币+20): 2010-05-11 10:06:18
witch_girl(金币+10):说得挺好，也真辛苦你了，呵呵，谢喽~~~ 2010-05-12 11:39:56
好问题
试一试看自己回答的怎么样
1. 场就是场，就像经典力学里面的力就是力一样，它们是组成该学科的基本概念，在该学科之内是不能讨论其本质的，要想讨论其本质，应该进入到更深层次的学科才行。一般把光子认为是光场的激发态。光场与其中的粒子相互作用是通过场来进行的。
2. 波粒二象性是历史上的一个概念，场量子化是为了全量子理论计算需要，这两者的联系并没有想象中的那么紧密。
3. 这个不清楚……
4. 场的关联函数表明了场在不同的地方的关联的特性。自相关函数表示的是场在同一点的关联性质，而互相关联函数表示的是两个不同的点的场的关联性质，他们表示的不是光场的性质，而是两点之间光场关系的变化规律。一般来说，一阶相干函数
|g|=1 相干，关联的很好
|g|=0 完全不相干，完全没有关联
0<|g|<1 部分相干，介于上面两种情况之间
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还未年轻，就已老去……
2楼2010-05-11 12:29:38
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hao_jian

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
GrasaVampiro(金币+10): 2010-05-11 10:06:46
witch_girl(金币+5):说的很清楚，谢了~~ 2010-05-12 11:37:28
1. 空间中每个点都有一个取值（或向量或张量），就是场，它不一定必须是某物。比如温度场，它描述空间的温度梯度。比如光子场，场函数是一个空间函数，没有光子、大量光子只是同一个光子场的不同激发态，有空间就有这个场，不会变大变小，不会增多减少。
2、场的量子化的起因更多是因为要把粒子，比如电子，进行“波化”，把它变成场，而同时满足费米统计。
3、场的量子化主要描述费米子场间通过玻色子场相互作用，用于计算发光、吸收、化学反应、碰撞试验、各种光谱等等。没有作用和变化的量子场太平凡无用。你说的一些“本质”就是数学模型，能精确的解释实验现象，本身内部完美的自洽，就行了。目前这些概念还没有非常清晰的逻辑，从字面上理解、计算上熟悉足矣，很形象的说明的确有困难。

[ Last edited by hao_jian on 2010-5-11 at 14:44 ]
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3楼2010-05-11 14:37:33
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witch_girl

金虫 (文坛精英)
引用回帖:
Originally posted by e102840 at 2010-05-11 12:29:38:
好问题
试一试看自己回答的怎么样
1. 场就是场，就像经典力学里面的力就是力一样，它们是组成该学科的基本概念，在该学科之内是不能讨论其本质的，要想讨论其本质，应该进入到更深层次的学科才行。一般把光子认 ...

第4点：|g|是怎么算出来的？是这样吗：g(x,x)=tr{pou*E(X)_(-)*E(X)_(+)},g(x1,x2)=tr{pou*E(x1)_(-)*E(x2)_(+)}?这里的(-),(+)从数学上讲，就是矩阵乘法需要共轭转置是吗？可是这样能算出0到1这些结果？谢谢～～
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4楼2010-05-11 14:59:56
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker
引用回帖:
Originally posted by witch_girl at 2010-05-11 14:59:56:

第4点：|g|是怎么算出来的？是这样吗：g(x,x)=tr{pou*E(X)_(-)*E(X)_(+)},g(x1,x2)=tr{pou*E(x1)_(-)*E(x2)_(+)}?这里的(-),(+)从数学上讲，就是矩阵乘法需要共轭转置是吗？可是这样能算出0到1这些结果？谢谢～～

就是这样算的
只不过g是归一化之后的
g=G(x_1,x_2)/([G(x_1,x_1)]^{-1/2}*[G(x_2,x_2)]^{-1/2})
其实你可以找一本量子光学的书来看看里面有关于一阶相干度的定义就比较清楚了
归一化之后的g是可以保证其值在0到1之间的
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5楼2010-05-11 19:32:00
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witch_girl

金虫 (文坛精英)
引用回帖:
Originally posted by e102840 at 2010-05-11 19:32:00:


就是这样算的
只不过g是归一化之后的
g=G(x_1,x_2)/([G(x_1,x_1)]^{-1/2}*[G(x_2,x_2)]^{-1/2})
其实你可以找一本量子光学的书来看看里面有关于一阶相干度的定义就比较清楚了
归一化之后的g是可以保证其值 ...

恩，就是看量子光学才糊涂的。书上写 完全相干时，互相关函数可以因子分解，并进而得出归一化的相干度为1，完全不相干时，相干度为0。可是在数学中，互相干函数G(x1,x2)是x1,x2的乘积的期望。所以当x1和x2不相关时，G(x1,x2)能分解，这样，相干度怎么会为0呢？另外，数学中求期望其实就是这里的与密度函数相乘再求迹。定义一致，可是结果不一致。。。
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6楼2010-05-11 20:12:42
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witch_girl

金虫 (文坛精英)
引用回帖:
Originally posted by e102840 at 2010-05-11 19:32:00:


就是这样算的
只不过g是归一化之后的
g=G(x_1,x_2)/([G(x_1,x_1)]^{-1/2}*[G(x_2,x_2)]^{-1/2})
其实你可以找一本量子光学的书来看看里面有关于一阶相干度的定义就比较清楚了
归一化之后的g是可以保证其值 ...

好像是如果E(x)的对于密度函数的平均值为0，就不冲突了。这里就涉及到场算符。场算符到底有什么性质？它的平均值是？
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7楼2010-05-11 20:37:03
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witch_girl

金虫 (文坛精英)
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Originally posted by e102840 at 2010-05-11 12:29:38:
好问题
试一试看自己回答的怎么样
1. 场就是场，就像经典力学里面的力就是力一样，它们是组成该学科的基本概念，在该学科之内是不能讨论其本质的，要想讨论其本质，应该进入到更深层次的学科才行。一般把光子认 ...

关于量子光学，二阶关联函数，有个问题很想问问：两束光（I光和S光）如果同时到达探测器，此时它们完全不可区分，达到最大相干。那么此时的二阶相关函数是为0还是取最大值？
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8楼2010-05-11 20:57:12
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e102840

木虫 (著名写手)

A Hiker
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Originally posted by witch_girl at 2010-05-11 20:37:03:

好像是如果E(x)的对于密度函数的平均值为0，就不冲突了。这里就涉及到场算符。场算符到底有什么性质？它的平均值是？

电场的平均值当然等于零了啊，有正有负
把它想成经典的电场就行了
只不过量子里面需要把它分成正频和负频部分而已
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9楼2010-05-11 21:50:17
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witch_girl

金虫 (文坛精英)
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Originally posted by e102840 at 2010-05-11 21:50:17:


电场的平均值当然等于零了啊，有正有负
把它想成经典的电场就行了
只不过量子里面需要把它分成正频和负频部分而已

那就对了，呵呵，那上面所说，那两束光如果完全不可区分，那么对应的二阶相关函数应该取最大值是吧？
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10楼2010-05-11 21:54:26
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