WS 04/05: Matterwaves and Light

Lectures on : Matterwaves and Light (Friday 14:00-16:00)

In the past 10 years many new experimental methods have been developed allowing the production of well controlled quantum objects (matter waves) in the laboratory (Nobel price 1997 and 2001). The different methods and principles will be discussed utilzing discriptive experiments (original literature). The lecture will be divided into four main topics: a) Theoretical basics; b) Laser cooling; c) Coherent manipulation of atoms; d) Atomic quantum gases

Requirements: Basic knowledge of quantum mechanics and light optics

Recommended Literature:
Experimentally orientated:
Laser Cooling and Trapping, H.J. Metcalf, P. van der Straten Springer 1999

Theoretical:
Atom optics, P. Meystre , Springer 2001
The Quantum Theory of Light, Rodney Loudon, Oxford Science Publications 1990

Very theoretical but THE BIBLE:
Atom-Photon Interactions C. Cohen Tannoudji, J. Dupont Roc, G. Grynberg, John Wiley 1992

Vorlesung

1.VL: Einblick in experimentelle Techniken


1.1 Atom (Materiewellen) Quellen

  • Beispiel der effusiven Quelle
    Literatur: Norman Ramsey Molecular Beams, Oxford University Press (1990)

1.2 Atomdetektion: Channeltron und Hot Wire Detektor

1.3 Lichtquellen & Laser

  • Diskussion der Größenordnungen, Diskussion single-frequency Ti-Saphire Laser Aufbaus
    Literatur: Bahaa E.A. Saleh, Malvin Carl Teich Fundamentals of Photonics John Wiley & Sincs, Inc. (1991)

2. & 3.VL: Wiederholung & Atom-Licht Wechselwirkung; Einführung von Dressed-States


2.1. Das 1/r Potential und ein bisschen mehr

  • Drehimpulseigenzustände, Feistruktur Hyperfinestruktur
    Literatur: H. Haken, H.C. Wolf Atom- und Quantenphysik, Springer-Lehrbuch (1990)

2.2. Wiederholung: Atom-Licht Wechselwirkung

  • Zeitabhängige Quantenmechanik, Dipol-Auswahlregeln, Blochgleichungen, Rabi Oszillationen;
    Literatur: Rodney Loudon, The quantum theory of light, Oxford University Press (1990); download: download PDF File

2.3 Dressed-States

  • Einführung der Dressed States; Diskussion der Rabi-Oszillationen
    Literatur: Dressed State approach; download: download PDF File

4.VL: 3. Anwendung von Dipolpotentialen


3.1. Besprechung von Atomlithographie

 

3.2. Dipolfallen für kalte Atome

3.3. Beugung von Atomen an stehenden Lichtwellen

 

  • Literatur: first observation of diffraction of atoms from light waves; download: download PDF File

Die weiteren Vorlesungen sind noch in Vorbereitung.

 
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