克尔非线性黑体中原子异常量子光学效应的研究

摘要

黑体辐射作为量子理论的一个起源，一直以来就是人们关注的热点课题之一。克尔非线性黑体是一种新颖的黑体，对其研究具有很高的理论和实际应用价值。在克尔非线性黑体理论模型的基础上，本文主要研究了克尔非线性黑体中原子异常的量子光学效应，研究内容分为以下五个部分：
　　 （1）探讨了原子的一大真空效应：自发辐射效应。这部分的内容主要运用库理论研究克尔非线性黑体中原子的自发辐射效应。以一个简单的二能级原子为例，推导出原子的主方程以及自发衰减率的具体表达式。结果表明克尔非线性黑体中激发态原子也是按照指数的形式衰减。与普通真空中不同的是，其衰减率被两个因子修正了：线性因子和非线性因子。其中非线性因子与温度和克尔非线性系数有关，在转变温度以下，其值总是大于1，导致原子的自发辐射增强。
　　 （2）研究了原子的另一大真空效应：兰姆移位效应。运用非相对论量子电动力学理论研究了原子的兰姆移位效应，发现兰姆移位效应也和自发辐射效应一样被两个因子所修正。在适当的条件下，原子的兰姆移位可以得到很大值而被称为巨兰姆移位，该效应产生的物理起因可以被很好地解释，其实际应用情况本部分也进行了简要的讨论。
　　 （3）分析了由克尔非线性黑体中实光子所引起的动态斯塔克效应和去布居数效应。结果表明在转变温度Tc以下，相比于普通的黑体中这两个效应被一个相等的因子所修正了。这个因子可以分解为线性贡献因子和非线性贡献因子，其中非线性贡献因子是温度和克尔非线性系数的减函数。在适当的条件下，克尔非线性黑体中处于基态的原子的动态斯塔克效应和去布居效应会比普通黑体中里德堡原子相应效应的值要大。
　　 （4）讨论了原子的偶极压缩效应。通过原子的主方程求得了偶极压缩条件的解析表达式，发现克尔非线性黑体中原子的偶极压缩是克尔非线性系数和温度的函数。在转变温度以下其偶极压缩效应随时间的衰减要比普通黑体中快得多。
　　 （5）运用热力学微扰理论求得了克尔非线性黑体中原子的自由能，讨论了绝对零度和里德堡原子态两种情况下原子自由能的增量。发现在转变温度Tc以下，原子自由能的增量比普通黑体中原子自由能的增量要大。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 黑体辐射及克尔非线性黑体理论

3 克尔非线性黑体中原子的自发辐射

4 克尔非线性黑体中氢原子的巨兰姆移位效应

5 克尔非线性黑体中原子的动态斯塔克效应和去布居效应

6 克尔非线性黑体中原子快速衰减的偶极压缩效应

7 克尔非线性黑体中原子的热力学特性

8 总结与展望

致谢

参考文献

附录