laser

Jos´e Manuel Guerra P´erez

libro abierto / serie apuntes

F´ısica del l´
aser
¬¬¬¬ 1.0.0

Volumen 1: fundamentos

30
n2
g2
n2
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20

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x

Un libro libre de Alqua

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F´ısica del la

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Jos´e Manuel Guerra P´erez

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F´ısica del l´
aser
versi´on 1.0.0
15 de abril de 2004

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Copyright (c) 2004 Jos´e Manuel Guerra P´erez.
Este trabajo cae bajo las provisiones de la licencia Atribuci´
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Serie apuntes
´
optica
´
Area
CDU 535.13

Editores
´
Alvaro
Tejero Cantero

alvaro@alqua.org

Notas de producci´on
´
Plantilla latex-book-es-b.tex, v. 0.1 (C) Alvaro
Tejero Cantero.
compuesto con software libre

´Indice general
Portada

I

Copyleft

VI

´Indice general

VII

1. El campo electromagn´
etico
1.1. Descomposici´
on en modosdel campo cl´asico . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Densidad de modos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Cuantificaci´
on de la radiaci´
on
2.1. Cuantificaci´
on de los operadores . . . . . . . .
2.2. Estados Fock . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1. Autoestados del operador hamiltoniano
2.2.2. Car´
acter de los estados Fock . . . . . .
2.3. Estadoscoherentes . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1. Autoestados del operador destrucci´on .
2.3.2. N´
umero de fotones . . . . . . . . . . .
2.3.3. Evoluci´
on temporal . . . . . . . . . . . .
2.4. La radiaci´
on isotr´
opica . . . . . . . . . . . . . .

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1
1
4
7
7
7
7
10
10
10
11
12
14

3. La cuantificaci´
on de la materia
17
´
3.1. Atomos
hidrogenoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2. Sistemas poliat´
omicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4. La evoluci´on temporal de los estados
23
4.1. Introducci´
on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2. Evoluci´
on temporal en presencia de una perturbaci´on . . . . . . . . . . . 23
4.3. El desarrollo perturbativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5. Absorci´
on y emisi´
on de radiaci´
on
5.1. Hamiltoniano del sistema radiaci´on-materia . . . .
5.1.1.Probabilidad de transici´
on . . . . . . . . . .
5.2. Resonancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Los coeficientes de Einstein . . . . . . . . . . . . .
5.3.1. Probabilidades de los procesos de absorci´on
5.3.2. Probabilidades de los procesos de emisi´on .

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27
27
29
30
33
33
36

vii

´INDICE GENERAL
5.3.3. Efecto de la polarizaci´on . . . . . . . . . . .
5.3.4. Efecto de la degeneraci´on . . . . . . . . . .
5.3.5. Tiempo de vida radiativo y ensanchamiento
5.4. Sistemas moleculares . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1. Principio de Franck-Condon . . . . . . . . .
5.4.2. Reparto frecuencial de la intensidad. . . .

. . . . .
. . . . .
natural
. . . . .
. . . . .
. . . . .

6. Transiciones no radiativas
6.1. Definici´
on y clasificaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. Probabilidades de transici´on . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3. Transiciones no radiativas en gases . . . . . . . . . . . .
6.3.1. Probabilidad de transici´on . . . . . . . . . . . . .
6.3.2. Ensanchamiento homog´eneo....