题目
以下正确描述光子的相干性的有:A. 处于同一相干体积内的光子是相干的。B. 处于同一相格内的光子是相干的。C. 处于同一光子态的光子是相干的。D. 处于同一光波模式内的光子是相干的。
以下正确描述光子的相干性的有:
A. 处于同一相干体积内的光子是相干的。
B. 处于同一相格内的光子是相干的。
C. 处于同一光子态的光子是相干的。
D. 处于同一光波模式内的光子是相干的。
题目解答
答案
ABCD
A. 处于同一相干体积内的光子是相干的。
B. 处于同一相格内的光子是相干的。
C. 处于同一光子态的光子是相干的。
D. 处于同一光波模式内的光子是相干的。
A. 处于同一相干体积内的光子是相干的。
B. 处于同一相格内的光子是相干的。
C. 处于同一光子态的光子是相干的。
D. 处于同一光波模式内的光子是相干的。
解析
考查要点:本题主要考查对光子相干性条件的理解,涉及量子光学中光子相干性的判定标准。
核心思路:光子的相干性要求光子之间满足相同频率、相同方向、相同偏振(即同一光波模式),且在空间和时间上满足相干条件。关键在于理解题目中四个术语的物理含义:
- 相干体积:光子的波动场需在空间中重叠。
- 相格:与相位分布相关的空间周期性结构。
- 光子态:量子力学中描述光子状态的参数(如能量、动量)完全相同。
- 光波模式:光波的完整描述(如频率、波矢、偏振)相同。
破题关键:明确四个选项分别从不同角度描述了光子相干的必要条件,均符合相干性定义。
选项分析
A. 同一相干体积内的光子是相干的
光子的波动场在空间中重叠时,才能发生干涉。同一相干体积指光子的波函数在空间上相互作用,满足干涉条件,因此正确。
B. 同一相格内的光子是相干的
相格指光波干涉形成的相位周期性分布区域。同一相格内的光子具有相同的相位关系,能够保持相干性,因此正确。
C. 同一光子态的光子是相干的
光子态由量子数(如能量、动量、偏振)唯一确定。同一光子态的光子参数完全相同,波函数一致,必然相干,因此正确。
D. 同一光波模式内的光子是相干的
光波模式指光波的频率、波矢、偏振等参数相同。同一模式的光子具有相同的波参数,相位同步,能够相干叠加,因此正确。