以輻射的量子理論研究光的產(chǎn)生、傳輸、檢測(cè)及光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科。到了19世紀(jì),特別在光的電磁理論建立后,在解釋光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等與光的傳播有關(guān)的現(xiàn)象時(shí),光的波動(dòng)理論取得了完全的成功(見(jiàn)波動(dòng)光學(xué))。 5d
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19世紀(jì)末和20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了黑體輻射規(guī)律和光電效應(yīng)等另一類(lèi)光學(xué)現(xiàn)象,在解釋這些涉及光的產(chǎn)生及光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象時(shí),舊的波動(dòng)理論遇到了無(wú)法克服的困難。1900年,M.普朗克為解決黑體輻射規(guī)律問(wèn)題提出了能量子假設(shè),并得到了黑體輻射的普朗克公式,很好地解釋了黑體輻射規(guī)律(見(jiàn)普朗克假設(shè))。 .ewZV9P)t
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1905年,A.阿爾伯特·愛(ài)因斯坦提出了光子假設(shè),成功地解釋了光電效應(yīng)。阿爾伯特·愛(ài)因斯坦認(rèn)為光子不僅具有能量,而且與普通實(shí)物粒子一樣具有質(zhì)量和動(dòng)量(見(jiàn)光的二象性)。 F3 f@9@b
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1923年,A.H.康普頓利用光子與自由電子的彈性碰撞過(guò)程解釋了X射線(xiàn)的散射實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)康普頓散射)。與此同時(shí),各種光譜儀的普遍使用促進(jìn)了光譜學(xué)的發(fā)展,通過(guò)原子光譜來(lái)探索原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及其發(fā)光機(jī)制導(dǎo)致了量子力學(xué)的建立。所有這一切為量子光學(xué)奠定了基礎(chǔ)。 Qb@eK$wo}
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20世紀(jì)60年代激光的問(wèn)世大大地推動(dòng)了量子光學(xué)的發(fā)展,在激光理論中建立了半經(jīng)典理論和全量子理論。半經(jīng)典理論把物質(zhì)看成是遵守量子力學(xué)規(guī)律的粒子集合體,而激光光場(chǎng)則遵守經(jīng)典的麥克斯韋電磁方程組。此理論能較好地解決有關(guān)激光與物質(zhì)相互作用的許多問(wèn)題,但不能解釋與輻射場(chǎng)量子化有關(guān)的現(xiàn)象,例如激光的相干統(tǒng)計(jì)性和物質(zhì)的自發(fā)輻射行為等。在全量子理論中,把激光場(chǎng)看成是量子化了的光子群,這種理論體系能對(duì)輻射場(chǎng)的量子漲落現(xiàn)象以及涉及激光與物質(zhì)相互作用的各種現(xiàn)象給予嚴(yán)格而全面的描述。對(duì)激光的產(chǎn)生機(jī)理,包括對(duì)自發(fā)輻射和受激輻射更詳細(xì)的研究,以及對(duì)激光的傳輸、檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)性等的研究是目前量子光學(xué)的主要研究課題。