在本書中我們論述輻射與物質的相互作用，并特別注意它對于典型地存在于激光器中的增益（放大）介質的應用。輻射與物質相互作用，傳統(tǒng)的處理方式是采用彈簧上的電子這一模型，用光的折射系數(shù)和吸收系數(shù)來表述。在第三章里，我們將證明這個模型對于若干線性吸收系統(tǒng)是合理的；不過要對增益介質作微觀描述，這個模型即使不是完全不可用，也將是極其不便的。電子-彈簧模型的基本不成功之點在于：對于一個系綜，它難于給出凈的受激發(fā)射（也就不能給出增益）”。與此相對比，物理上更為可靠的對于物質系統(tǒng)的量子力學處理，很自然地給出粒子布居反轉的概念，并闡明受激發(fā)射過程。因此，我們不得不從一開始就以對原子的量子力學描述作為理解輻射與物質相互作用的基礎。在第一章至第十三章里，考慮一個經典場與服從量子力學規(guī)律的原子發(fā)生相互作用。而在本書其余章節(jié)中，場與原子二者都是用量子力學理論處理。

　　在本章里要綜述波動力學的若干主要內容，這些內容對于處理輻射與物質的相互作用特別重要。在我們的討論中要對下面章節(jié)中所需要的符號給予定義，并為讀者提供有關背景材料更完整的參考資料的導引。在1.1節(jié)里要介紹量子力學的關鍵概念一—波函數(shù)，并通過幾率密度給它一個物理詮釋。然后應用波函數(shù)計算算符的期待值，給出與若于組物理測量之間的聯(lián)系。提出了波函數(shù)的運動方程——薛定諤方程

　　以及它的形式解，這解表示為諸能量本征函數(shù)的疊加。在1.2節(jié)里，引用一維勢阱中的粒子為例，具體說明我們的理論。這個問題與激光器共振腔的模式問題（第八章）在形式上相似.1.8節(jié)綜述量子力學簡諧振子的若干結果。這個系統(tǒng)與輻射的量子理論特別有關系，在輻射的量子理論中證明（第十四章）輻射場模的行為與簡諧振子相似。在1.4節(jié)中，我們復習氫原子。這是量子力學系統(tǒng)的一個簡單而具體的例子，后面將用它來示明輻射與物質的相互作用。最后，在1.5節(jié)里要考慮一個具有自旋號和磁矩的粒子。這個問題和斯特恩一革拉赫實驗用例證說明了經典系統(tǒng)與量子力學系統(tǒng)之間的主要差別。這里的分析在形式上同關于二能級原子系統(tǒng)的分析極為相似，并且為若干有關的問題提供了有用的記號。二能級原子系統(tǒng)將在以后章節(jié)中處理.

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