Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowania
Strona główna

Optyka kwantowa 1

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-OPTKW1
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Optyka kwantowa 1
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Fizyka s2, przedmioty wszystkie
Przedmioty z fizyki do wyboru dla Astronomii s2
Punkty ECTS i inne: 5.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Wykład (30 godzin) o charakterze teoretycznym adresowany do studentów fizyki 2. stopnia oraz jako wykład do wyboru do doktorantów i studentów zainteresowanych tą dziedziną. Wykładowi towarzyszą ćwiczenia rachunkowe (30 godzin).

Kurs poświęcony jest przedstawieniu podstawowej problematyki i metod optyki kwantowej i stanowi pierwszą część rocznego kursu, którego kontynuacją jest kurs Optyka kwantowa 2.

Wymagana jest znajomość mechaniki kwantowej i fizyki atomowej oraz klasycznej optyki w zakresie wykładanym na kursach tych przedmiotów. Pożyteczne (ale niekonieczne) byłoby wysłuchanie wykładu monograficznego "Oddziaływanie układów atomowych ze światłem".

Całkowity nakład pracy studenta:

- godziny realizowane z udziałem nauczyciela: 60 h

- czas poświęcony na pracę indywidualną potrzebny do pomyślnego zaliczenia przedmiotu: 45 h

- czas wymagany do przygotowania się i uczestnictwa w procesie oceniania: 45 h

- czas wymagany do odbycia obowiązkowych praktyk: 0 h

Efekty uczenia się - wiedza:

- posiada wiedzę w zakresie fizyki, w tym powiązanej z astronomią, oraz matematyki niezbędną do opisu oraz analizy zjawisk fizycznych z dziedziny optyki kwantowej (fizyka: K_W01 , astronomia: K_W01 )

- posiada pogłębioną wiedzę szczegółową z fizyki w zakresie współczesnej optyki kwantowej i atomowej oraz metody stosowane do ich opisu (fizyka: KW_04)

- posiada wiedzę o aktualnych kierunkach rozwoju optyki kwantowej (fizyka: KW_05)

- posiada pogłębioną wiedzę w zakresie zaawansowanej matematyki i metod

matematycznych, konieczną do rozwiązywania problemów w obszarze optyki (astronomia: KW_02)

Efekty uczenia się - umiejętności:

- potrafi zastosować metodę naukową w rozwiązywaniu problemów i wnioskowaniu, w szczególności w zakresie optyki kwantowej (fizyka: K_U01)

- potrafi dokonać krytycznej analizy wyników obliczeń teoretycznych w zakresie optyki kwantowej wraz z oceną dokładności wyników (fizyka: K_U03)

- potrafi znajdować niezbędne informacje dotyczące wybranych zagadnień z zakresu optyki kwantowej w literaturze fachowej; potrafi odtworzyć tok rozumowania lub przebieg wybranych eksperymentów, w tym omawianych na zajęciach eksperymentów myślowych opisanych w literaturze z uwzględnieniem poczynionych założeń i przybliżeń (fizyka: K_U04, astronomia: K_U05)

- potrafi zaadaptować wiedzę i metody teoretyczne fizyki kwantowej i elektrodynamiki do rozwiązywania problemów w innych obszarach fizyki z astronomią (fizyka: K_U05)

- potrafi przedstawić wyniki obliczeń teoretycznych lub numerycznych, a także prowadzić krytyczne dyskusje w zakresie optyki kwantowej w formie pisemnej lub ustnej (fizyka: K_U06, astronomia: K_U06)

- potrafi skutecznie komunikować się ze zróżnicowanymi kręgami odbiorców w

zakresie problematyki optyki kwantowej (fizyka: K_U07)

- ma umiejętność posługiwania się fachowym językiem angielskim w zakresie optyki kwantowej (fizyka: K_U09, astronomia: K_U07)

- potrafi określić kierunki dalszego doskonalenia swojej wiedzy i umiejętności (w tym samokształcenia) w zakresie optyki kwantowej i tematów pokrewnych oraz

ukierunkowywać kształcenie innych, potrafi precyzyjnie formułować pytania, rozumie potrzebę dalszego kształcenia się (fizyka: K_U11, astronomia: K_U08)

- potrafi pracować indywidualnie i w zespole, w szczególności w zakresie rozwiązywania problemów w obszarze optyki kwantowej; rozumie konieczność systematycznej pracy, potrafi dotrzymywać terminów (fizyka: K_U12, astronomia: K_U09)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

- zna ograniczenia własnej wiedzy w zakresie optyki kwantowej i rozumie potrzebę zasięgania opinii ekspertów w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem problemu (fizyka: K_K01, astronomia: K_K01)

Metody dydaktyczne:

Wykład konwencjonalny i ćwiczenia rachunkowe

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa

Skrócony opis:

Celem kursu jest przekazanie podstawowej wiedzy:

- na temat problematyki współczesnych badań w optyce kwantowej i optyce atomowej,

- na temat podstawowych praw dotyczących kwantowej natury promieniowania i jej konsekwencji fizycznych oraz metod jej analizy i opisu teoretycznego,

- na temat wybranych zagadnień szczegółowych z tej dziedziny.

Pełny opis:

Kurs jest poświęcony wybranym zagadnieniom teoretycznego opisu kwantowych właściwości promieniowania elektromagnetycznego (światła) oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym i obejmuje następujące tematy :

1. Wstępne informacje nt. zjawisk kwantowych w promieniowaniu.

2.Kwantowy opis pola promieniowania.

3.Stany kwantowe pola (stany Focka, stany koherentne i ściśnięte pola elektromagnetycznego).

4. Podstawy detekcji fotonów, funkcje korelacji, efekty interferencyjne w kwantowej teorii światła.

5. Wybrane metody teoretycznego opisu oddziaływania atomów z polem elektromagnetycznym i podstawowe procesy fizyczne w oddziaływaniu.

6. Promieniowanie jako rezerwuar, równanie master dla atomu

7 .Optyczne równania Blocha.

8. Model atomu ubranego.

Uwaga: możliwa jest pewna modyfikacja i opcjonalny dobór tematyki w zależności od przygotowania, zainteresowań i preferencji studentów, którzy zapiszą się na wykład.

Ćwiczenia poświęcone są dyskusji wybranych uzupełniających i technicznych zagadnień związanych z tematyką kursu.

Literatura:

Istnieje (i jest dostępna w bibliotece IF) bogata literatura poświęcona problematyce optyki kwantowej oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym, które stanowić mogą uzupełnienie i rozszerzenie materiału wykładu, między innymi:

- C.C. Gerry, P. L. Knight, Optyka kwantowa.

- Fox, Quantum Optics.

- B. W. Shore, The Theory of Coherent Atomic Excitations (Wiley, 1991).

- C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg, Atom-Photon Interactions (Wiley, 1993) , Photons and Atoms (Wiley 1989)

- M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics (Cambridge, 1997).

- G.S. Agarwal, Quantum Optics (Cambridge 2013).

- L. Allen, J. H. Eberly, K. Rzążewski, Rezonans optyczny (PWN, 1981).

- K. Shimoda, Wstęp do fizyki laserów (PWN, 1993).

- H. Haken, Światło (PWN, 1993).

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie wykładu na podstawie egzaminu ustnego lub pisemnego.

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prac domowych i aktywności na zajęciach .

Kryteria oceniania: obowiązują te same progi punktowe dla zaliczenia ćwiczeń i wykładu:

>= 90% - 5.0

>= 80% - 4.5

>= 70% - 4.0

>= 60% - 3.5

>= 50% - 3.0

.

Praktyki zawodowe:

nie ma

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/23" (zakończony)

Okres: 2022-10-01 - 2023-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Słowik
Prowadzący grup: Karolina Słowik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Uwagi:

Ze względu na stan pandemii, zaliczenie ćwiczeń i egzamin odbywają się w formie ustnej, online z wykorzystaniem platformy webex.

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres: 2023-10-01 - 2024-02-19
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Słowik
Prowadzący grup: Karolina Słowik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (zakończony)

Okres: 2024-10-01 - 2025-02-23
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Słowik
Prowadzący grup: Karolina Słowik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Skrócony opis:

Celem kursu jest przekazanie podstawowej wiedzy:

- na temat problematyki współczesnych badań w optyce kwantowej i optyce atomowej,

- na temat podstawowych praw dotyczących kwantowej natury promieniowania i jej konsekwencji fizycznych oraz metod jej analizy i opisu teoretycznego,

- na temat wybranych zagadnień szczegółowych z tej dziedziny.

Pełny opis:

Kurs jest poświęcony wybranym zagadnieniom teoretycznego opisu kwantowych właściwości promieniowania elektromagnetycznego (światła) oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym i obejmuje następujące tematy :

1. Wstępne informacje nt. zjawisk kwantowych w promieniowaniu.

2.Kwantowy opis pola promieniowania.

3.Stany kwantowe pola (stany Focka, stany koherentne i ściśnięte pola elektromagnetycznego).

4. Podstawy detekcji fotonów, funkcje korelacji, efekty interferencyjne w kwantowej teorii światła.

5. Wybrane metody teoretycznego opisu oddziaływania atomów z polem elektromagnetycznym i podstawowe procesy fizyczne w oddziaływaniu.

6. Promieniowanie jako rezerwuar, równanie master dla atomu

7 .Optyczne równania Blocha.

8. Model atomu ubranego.

Uwaga: możliwa jest pewna modyfikacja i opcjonalny dobór tematyki w zależności od przygotowania, zainteresowań i preferencji studentów, którzy zapiszą się na wykład.

Ćwiczenia poświęcone są dyskusji wybranych uzupełniających i technicznych zagadnień związanych z tematyką kursu.

Literatura:

Istnieje (i jest dostępna w bibliotece IF) bogata literatura poświęcona problematyce optyki kwantowej oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym, które stanowić mogą uzupełnienie i rozszerzenie materiału wykładu, między innymi:

- C.C. Gerry, P. L. Knight, Optyka kwantowa.

- Fox, Quantum Optics.

- B. W. Shore, The Theory of Coherent Atomic Excitations (Wiley, 1991).

- C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg, Atom-Photon Interactions (Wiley, 1993) , Photons and Atoms (Wiley 1989)

- M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics (Cambridge, 1997).

- G.S. Agarwal, Quantum Optics (Cambridge 2013).

- L. Allen, J. H. Eberly, K. Rzążewski, Rezonans optyczny (PWN, 1981).

- K. Shimoda, Wstęp do fizyki laserów (PWN, 1993).

- H. Haken, Światło (PWN, 1993).

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2025/26" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2025-10-01 - 2026-02-22
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Karolina Słowik
Prowadzący grup: Karolina Słowik
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Skrócony opis:

Celem kursu jest przekazanie podstawowej wiedzy:

- na temat problematyki współczesnych badań w optyce kwantowej i optyce atomowej,

- na temat podstawowych praw dotyczących kwantowej natury promieniowania i jej konsekwencji fizycznych oraz metod jej analizy i opisu teoretycznego,

- na temat wybranych zagadnień szczegółowych z tej dziedziny.

Pełny opis:

Kurs jest poświęcony wybranym zagadnieniom teoretycznego opisu kwantowych właściwości promieniowania elektromagnetycznego (światła) oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym i obejmuje następujące tematy :

1. Wstępne informacje nt. zjawisk kwantowych w promieniowaniu.

2.Kwantowy opis pola promieniowania.

3.Stany kwantowe pola (stany Focka, stany koherentne i ściśnięte pola elektromagnetycznego).

4. Podstawy detekcji fotonów, funkcje korelacji, efekty interferencyjne w kwantowej teorii światła.

5. Wybrane metody teoretycznego opisu oddziaływania atomów z polem elektromagnetycznym i podstawowe procesy fizyczne w oddziaływaniu.

6. Promieniowanie jako rezerwuar, równanie master dla atomu

7 .Optyczne równania Blocha.

8. Model atomu ubranego.

Uwaga: możliwa jest pewna modyfikacja i opcjonalny dobór tematyki w zależności od przygotowania, zainteresowań i preferencji studentów, którzy zapiszą się na wykład.

Ćwiczenia poświęcone są dyskusji wybranych uzupełniających i technicznych zagadnień związanych z tematyką kursu.

Literatura:

Istnieje (i jest dostępna w bibliotece IF) bogata literatura poświęcona problematyce optyki kwantowej oraz oddziaływania układów atomowych z promieniowaniem laserowym, które stanowić mogą uzupełnienie i rozszerzenie materiału wykładu, między innymi:

- C.C. Gerry, P. L. Knight, Optyka kwantowa.

- Fox, Quantum Optics.

- B. W. Shore, The Theory of Coherent Atomic Excitations (Wiley, 1991).

- C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, G. Grynberg, Atom-Photon Interactions (Wiley, 1993) , Photons and Atoms (Wiley 1989)

- M. O. Scully, M. S. Zubairy, Quantum Optics (Cambridge, 1997).

- G.S. Agarwal, Quantum Optics (Cambridge 2013).

- L. Allen, J. H. Eberly, K. Rzążewski, Rezonans optyczny (PWN, 1981).

- K. Shimoda, Wstęp do fizyki laserów (PWN, 1993).

- H. Haken, Światło (PWN, 1993).

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.
ul. Jurija Gagarina 11, 87-100 Toruń tel: +48 56 611-40-10 https://usosweb.umk.pl/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.1.1.0-7 (2025-03-24)