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第1章 总导言1

第2章 通用背景知识7

2.1 概述7

2.2 两个相互作用系统：原子和场8

2.3 基本守恒定律13

2.4 与相干单色光场作用的二能级原子·拉比振荡18

2.5 与宽带场相互作用的二能级原子·吸收和发射速率26

2.6 存在阻尼情况下与单色相干场相互作用的二能级原子29

第1编 光：原子的信息源33

第3章 光学方法33

3.1 概述33

3.2 双共振34

3.3 光抽运［Kastler（1950）］38

3.4 光抽运的早期实验40

3.5 光抽运怎样能使原子核极化？40

3.6 光学方法主要应用的简要概述45

3.7 结束语47

第4章 原子内态的线性叠加49

4.1 概述49

4.2 第一个证明原子相干性的重要性的实验50

4.3 激发态的塞曼相干性51

4.4 原子基态的塞曼相干性57

4.5 相干性转移60

4.6 暗共振·相干布居数陷俘64

4.7 小结68

第5章 共振荧光70

5.1 概述70

5.2 低光强近似·微扰方法71

5.3 光学布洛赫方程76

5.4 缀饰原子方法77

5.5 光子关联·量子跳跃方法85

5.6 强激光下的荧光三重线88

5.7 小结92

第6章 高分辨率光谱学的进展93

6.1 概述93

6.2 饱和吸收94

6.3 双光子消多普勒光谱学99

6.4 囚禁引起的反冲抑制：兰姆-迪克效应101

6.5 搁置法105

6.6 量子逻辑谱学110

6.7 使用频率梳的频率测量112

6.8 小结114

第2编 光与原子相互作用：一种有用的原子微扰源117

第7章 准共振光激发的微扰117

7.1 概述117

7.2 光频移、光增宽和拉比振荡118

7.3 对场的扰动·色散和吸收125

7.4 光频移的实验观测128

7.5 利用光频移操控原子131

7.6 用光频移操控场137

7.7 小结139

第8章 高频激发微扰140

8.1 概述140

8.2 自旋1/2与高频射频场的耦合142

8.3 与高频场耦合的弱束缚电子146

8.4 对辐射修正的新理解151

8.5 小结155

第3编 原子-光子相互作用：研究高阶效应的简单系统159

第9章 分立能级间的多光子过程159

9.1 概述159

9.2 射频多光子过程160

9.3 多光子共振的辐射频移与辐射增宽165

9.4 分立能态间的多光子光学过程173

9.5 小结180

第10章 强激光场中原子的光电离182

10.1 概述182

10.2 多光子电离184

10.3 超阈电离（ATI）187

10.4 谐波产生190

10.5 隧穿电离和再碰撞192

10.6 小结198

第4编 原子-光子相互作用：操控原子运动的工具205

第11章 施加在静止二能级原子上的辐射力205

11.1 概述205

11.2 平均辐射力的计算208

11.3 耗散力213

11.4 反应力218

11.5 小结222

第12章 二能级原子的激光冷却224

12.1 概述224

12.2 多普勒效应引起的摩擦力225

12.3 在弱驻波场中运动的二能级原子·多普勒冷却229

12.4 微扰法以外的其他方法233

12.5 强驻波场中原子运动的缀饰原子方法·蓝失谐冷却237

12.6 小结242

第13章 亚多普勒冷却·亚反冲冷却243

13.1 概述243

13.2 亚多普勒冷却245

13.3 亚反冲冷却253

13.4 陷俘离子可分辨的边带冷却262

13.5 小结263

第14章 粒子的陷俘265

14.1 概述265

14.2 带电粒子的囚禁266

14.3 磁阱272

14.4 电偶极力阱277

14.5 中性原子的人造轨道磁性283

14.6 磁光阱（MOT）286

14.7 小结289

第5编 超冷相互作用及其控制293

第15章 低温下的两体相互作用293

15.1 概述293

15.2 量子散射：简要回顾293

15.3 散射长度299

15.4 赝势305

15.5 动量空间中截断的δ势309

15.6 前向散射311

15.7 小结316

第16章 原子间相互作用的控制318

16.1 概述318

16.2 碰撞通道319

16.3 定性讨论·Feshbach共振和共振光散射的类比322

16.4 双通道哈密顿量的散射态324

16.5 双通道哈密顿量的束缚态330

16.6 产生超冷分子335

16.7 小结339

第6编 探究几个原子与光子的量子干涉343

第17章 原子德布罗意波的干涉343

17.1 概述343

17.2 德布罗意波与光波的比较344

17.3 原子的杨氏双缝干涉347

17.4 物质结构的原子衍射351

17.5 激光驻波的衍射353

17.6 布洛赫振荡359

17.7 含时结构对原子德布罗意波的衍射363

17.8 小结365

第18章 Ramsey花样和原子干涉仪366

18.1 概述366

18.2 冷原子微波原子钟367

18.3 Ramesy花样的光频波段扩展372

18.4 原子干涉仪两臂之间相位差的计算378

18.5 原子干涉仪的应用382

18.6 光钟开创的新前景389

第19章 量子关联：纠缠态391

19.1 概述391

19.2 双计数率中的干涉效应392

19.3 纠缠态396

19.4 制备纠缠态399

19.5 纠缠和干涉404

19.6 纠缠和不可分性405

19.7 纠缠态和哪条路径信息410

19.8 纠缠和测量过程411

19.9 小结415

第7编 简并量子气体421

第20章 气体中量子效应的出现421

20.1 概述421

20.2 碰撞中的量子效应422

20.3 气体中BEC的首次预言434

20.4 小结441

第21章 玻色-爱因斯坦凝聚的长期探索443

21.1 概述443

21.2 氢的首次尝试444

21.3 氢的第二次尝试447

21.4 碱金属原子BEC的探索452

21.5 玻色-爱因斯坦凝聚的首次观测453

21.6 其他种类原子的玻色-爱因斯坦凝聚457

21.7 量子简并费米气体的首次实验460

21.8 小结464

第22章 玻色-爱因斯坦凝聚体的平均场描述465

22.1 概述465

22.2 凝聚体的平均场描述466

22.3 盒子中的凝聚体和愈合长度469

22.4 谐振子阱中的凝聚体471

22.5 负散射长度的凝聚体474

22.6 均匀凝聚体中的量子涡旋476

22.7 含时问题478

22.8 小结484

22.9 附录：谐振子陷俘势中凝聚体的简正模式485

第23章 玻色-爱因斯坦凝聚体的相干特性491

23.1 概述491

23.2 原子场算符和关联函数492

23.3 几种简单情形下关联函数的计算497

23.4 两个独立凝聚体的相对相位505

23.5 长程序和序参量509

23.6 由原子-原子相互作用导致的原子光学中的新效应511

23.7 小结514

第24章 玻色-爱因斯坦凝聚体中的元激发和超流性515

24.1 概述515

24.2 均匀系统的Bogoluboy方法517

24.3 均匀系统中超流性的朗道判据525

24.4 朗道判据对旋转桶中凝聚体的推广527

24.5 气态凝聚体中涡旋的实验研究531

24.6 小结537

第8编 原子物理学前沿543

第25章 检验基本对称性·原子中的宇称不守恒543

25.1 概述543

25.2 第一个铯原子实验547

25.3 宇称破坏幅度和电弱理论参量之间的联系552

25.4 实验结果纵览555

25.5 对原子宇称破坏实验重要性的小结557

25.6 附录：通过寻找电偶极矩检测时间反演对称性558

第26章 作为多体物理简单系统的量子气体561

26.1 概述561

26.2 玻色气体的双阱问题562

26.3 在光格点中量子玻色气体的超流-Mott绝缘体相变571

26.4 光格点中的量子费米气体573

26.5 Feshbach共振和费米量子气体575

26.6 小结588

第27章 极限光593

27.1 概述593

27.2 阿秒科学594

27.3 超强激光脉冲601

27.4 小结609

第28章 总结610

书中研究机构缩略语解释613

索引614

参考文献639

译后记671