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La leçon scientifique la plus facile au monde : l’optique quantique
La leçon scientifique la plus facile au monde : l’optique quantique
Description
Introduction au livre
Exploration approfondie de l'optique quantique, au cœur des technologies du futur
Des théories corpusculaires et ondulatoires de la lumière aux ordinateurs quantiques
À l'intérieur de l'article de Glauber, le fondateur de l'optique quantique !


[Apprenez les sciences avec des articles originaux de lauréats du prix Nobel] Le 16e livre de la série.
Nous allons explorer l'optique quantique de A à Z, en nous concentrant sur l'article de 1963 de Roy Glauber, lauréat du prix Nobel de physique 2005.
Avant l'optique quantique, nous avons réexaminé l'histoire de la nature ondulatoire et corpusculaire de la lumière en optique classique, en commençant par l'histoire des communications optiques et l'histoire de l'invention de la fibre optique.
Il contient également des anecdotes sur l'invention du maser et du laser.
La théorie des ondes électromagnétiques a été expliquée en termes d'idée des opérateurs de création et d'annihilation de photons introduits par Dirac.
Les équations de Maxwell nécessaires à cet effet sont également brièvement présentées.

Pour aider les lecteurs à comprendre les recherches de James et Cummings sur l'interaction entre la lumière et la matière, nous présentons les résultats à l'aide de formules simples.
Il a également expliqué les concepts d'états cohérents et de focalisation réactive introduits par Glauber.
Enfin, la technologie de la lumière quantique utilisant l'optique quantique a été introduite.
Nous avons abordé les pinces optiques, les peignes de fréquences, les dispositifs d'invisibilité utilisant des métamatériaux, le refroidissement laser et leurs applications en sciences de l'information quantique.
L'annexe comprend les versions anglaises des articles de James-Cummings, Glauber et Pendry, ainsi qu'une liste des lauréats du prix Nobel de physique, afin de stimuler la curiosité intellectuelle.
  • Vous pouvez consulter un aperçu du contenu du livre.
    Aperçu

indice
Recommandation
J'espère que vous pourrez comprendre les articles originaux de ces scientifiques de génie.
Une interview surprise avec le Dr Glauber-Ashkin, le fondateur de l'optique quantique

Première rencontre.
optique classique
Théorie particulaire et ondulatoire : balle de baseball volante contre vagues ondulatoires
Le triomphe de la théorie ondulatoire : figures d’interférence et diffraction
Découverte des ondes électromagnétiques : à la recherche de la lumière invisible

Deuxième réunion.
La naissance du laser
La naissance des photons : les particules qui constituent la lumière
Théorie de l'émission stimulée d'Einstein : les principes fondamentaux des lasers
La naissance de la mécanique quantique : la physique qui satisfait les électrons quantiques
L'invention du Major : Créer un faisceau intense et précis
L'invention du laser : un faisceau amplifié de lumière visible
Applications du laser : de l’astronomie à la médecine

Troisième réunion.
Histoire des communications optiques
Graham Bell : L'invention de la fibre optique
Invention du photophone_avec lumière réfléchie par un miroir
Découverte des fibres optiques : la lumière piégée dans une tige de verre
L'invention de la fibre optique à faibles pertes et des communications optiques : plus d'informations, plus efficacement

Quatrième réunion.
La naissance de l'optique quantique
Opérateurs de création/annihilation de photons_Où envoyer un photon ?
Algèbre vectorielle_Pour convertir les champs électriques et magnétiques en opérateurs
Équations de Maxwell : équations complexes décrivant les champs électriques et magnétiques
Équation d'onde et ondes électromagnétiques : comment les ondes sont-elles représentées ?
Dans l'équation d'onde satisfaite par le potentiel vecteur d'onde électromagnétique,
Quantification du champ électromagnétique : ondes électromagnétiques dans les solides

Cinquième réunion.
Interaction entre les atomes et la lumière
Le modèle de Janes-Cummings : état fondamental et premier état excité
Vibrations de Rabi : Les électrons d'un atome vibrent entre deux niveaux d'énergie.

Sixième réunion.
État correspondant
Glauber, le plus jeune scientifique de Los Alamos
L'état d'alignement – ​​la clarté de la lumière est à son maximum
Propriétés d'un état cohérent : probabilité, espérance et écart-type du nombre de photons
Collecte des photons de réaction : le phénomène par lequel les photons émis sont séparés

Septième réunion.
technologie de la lumière quantique
Pinces optiques d'Ashkin : saisir de minuscules objets avec un faisceau laser
Invention du peigne de fréquences : raies spectrales nettes à intervalles de fréquence réguliers
Refroidissement laser : ralentir les atomes
Métamatériaux : Le secret de la cape d'invisibilité
Concentration réactive de la lumière et ordinateurs quantiques : applications et avenir de l’optique quantique

En plus de la réunion
Comparaison des théories quantiques et semi-classiques du rayonnement avec application au maser à faisceau_Article de Janes-Cummings (Version anglaise)
États cohérents et incohérents du champ de rayonnement_Version anglaise de l'article de Glauber
Contrôle des champs électromagnétiques_Article de Pendry en anglais
Nous avons conclu notre réunion par un excellent article.
Articles cités dans cet ouvrage
Lettres grecques utilisées dans les formules
Présentation des lauréats du prix Nobel de physique

Image détaillée
Image détaillée 1

Dans le livre
Les scientifiques débattent de cette question depuis longtemps.
Que la lumière soit une particule comme une balle de baseball en vol, ou une onde comme une vague océanique ondulante.
--- p.22

Spencer a inventé le four à micro-ondes lors de ses recherches sur les équipements radar.
Il fit une courte pause à côté du magnétron, l'un des composants énergétiques de la machine radar.
Mais j'ai été surpris de constater que la barre de chocolat dans ma poche avait fondu.
Par curiosité, il plaça plusieurs autres objets près du magnétron et se tint à distance de l'objet.
Le pop-corn a éclaté avec succès et les œufs ont été cuits le lendemain matin.
--- p.38

Le 2 juin 1875, Bell et Watson menaient des expériences avec le télégraphe multiple.
Pendant que Watson réparait une anche métallique dans la pièce voisine, Bell entendit soudain clairement la voix de Watson à travers le courant électrique.
C'est ainsi qu'est né le téléphone.

--- p.74

La première méthode de communication optique consistait à agiter une lampe torche à la main.
Vers 350 000 avant J.-C., les habitants de Pékin communiquaient par la fumée, une méthode encore utilisée aujourd'hui au Vatican pour élire un pape.
C’est ainsi que les anciens Grecs purent apprendre la chute de Troie à une distance de plus de 500 kilomètres.

--- p.77~78

Après cela, on a piégé la lumière dans de fines tiges de verre au lieu de jets d'eau, et on les a courbées pour examiner l'intérieur du corps humain.
Cette forme de lumière piégée dans une tige de verre ou de plastique est appelée fibre optique.

--- p.85

L'antibunching de photons désigne le phénomène de mécanique quantique selon lequel les photons individuels sont temporairement séparés lorsqu'ils sont émis par une source lumineuse.
La lumière émise de cette manière est appelée lumière réactive, et lorsque les photons présentent un comportement opposé à celui de la lumière réactive, c'est-à-dire lorsqu'ils se regroupent, on parle de lumière cohérente.

--- p.159~160

Groupe de physique : Que sont les pinces optiques ?
Professeur Jeong : Il s’agit d’un dispositif qui utilise un faisceau laser très focalisé pour capturer ou déplacer de minuscules objets tels que des atomes, des nanoparticules et des gouttelettes d’eau, d’une manière similaire à des pinces.
--- p.163~164

Groupe de physique : Où sont utilisés les métamatériaux ?
Professeur Jeong : Les domaines d’application des métamatériaux sont très vastes.
Il peut être utilisé pour réduire le bruit de la vie quotidienne, y compris le bruit entre les étages, ou dans les sous-marins furtifs qui ne peuvent pas être détectés par sonar, ainsi que dans les capes d'invisibilité, les lentilles haute performance et les petites antennes.
--- p.174

Avis de l'éditeur
★ Recommandé par la National Science Teachers Association ★ Cours de sciences conviviaux et individuels
★ Un ouvrage incontournable pour ceux qui envisagent des études scientifiques ou d'ingénierie ★ Comprend des versions anglaises d'articles de lauréats du prix Nobel

La cape d'invisibilité d'Harry Potter est-elle en train de devenir réalité ? Un voyage dans un monde de lumière mystérieux.

Si vous êtes fan de la série Harry Potter de l'auteure britannique J.K. Rowling, vous vous êtes probablement déjà imaginé porter une cape d'invisibilité et vous faufiler comme le personnage principal, Harry.
Et si les capes d'invisibilité existaient dans la vraie vie, et pas seulement dans les romans fantastiques ?
La cape d'invisibilité part de l'idée des métamatériaux.
Si l'on recouvre un objet d'une cape d'invisibilité faite de métamatériaux, la lumière ne l'atteindra pas, le rendant invisible à nos yeux.
Les domaines d'application des métamatériaux sont très vastes.
Il est également utilisé dans les sous-marins furtifs pour réduire le bruit et éviter d'être détecté par sonar.
Il peut également être utilisé dans les capes d'invisibilité transparentes, les lentilles haute performance et les petites antennes.
Aujourd'hui encore, de nombreux scientifiques étudient les métamatériaux, qui offrent des possibilités illimitées.
L'optique quantique est à la base de ces métamatériaux.
Ce livre présente l'histoire, les concepts, les applications et l'avenir de l'optique quantique, en se concentrant sur les recherches de Glauber, le fondateur de l'optique quantique.
Embarquons pour un voyage au cœur du monde mystérieux de la lumière grâce à ce livre !


Histoire des sciences intéressante et explications de concepts mathématiques de niveau lycée

Ce livre va bien au-delà d'une simple énumération des concepts de l'optique quantique.
L'auteur invite les lecteurs à un voyage à travers le temps, en les ramenant d'abord à l'époque de l'optique classique, où un débat féroce faisait rage pour savoir si la lumière était une particule ou une onde.
S'ensuit alors un fascinant drame scientifique, depuis la façon dont la théorie d'Einstein sur l'émission stimulée a donné naissance à la lumière révolutionnaire connue sous le nom de laser, jusqu'à la découverte des fibres optiques, qui ont piégé la lumière dans des tiges de verre et ouvert un océan d'informations.
Dans ce contexte historique, les lecteurs sont naturellement confrontés à des questions fondamentales en optique quantique.
Ce qui fait la force de cet ouvrage, c'est avant tout l'aspiration exprimée dans la préface : « Maintenant que le niveau des lecteurs s'est considérablement amélioré, j'espère qu'ils comprendront les articles originaux de scientifiques de génie sans avoir à éviter les formules. »
Les efforts de l'auteur pour expliquer des concepts complexes tels que l'opérateur de création et d'annihilation des photons, qui est au cœur de l'optique quantique, le modèle de James-Cummings qui traite de l'interaction de la lumière et des atomes, et l'état cohérent de Glauber qui explique l'interférence maximale de la lumière, d'une manière accessible aux « jeunes et aux lecteurs en général ayant une compréhension des formules équivalente à celle du lycée », sont véritablement admirables.
Au-delà de la simple acquisition de connaissances, ce sera une occasion précieuse de vivre le flux de pensée créatif qui a conduit les grands scientifiques à définir et à résoudre des problèmes.


Industrie, médecine, armée, communications, ...
Explorer l'optique quantique étroitement liée à nos vies


En lisant ce livre, j'ai réalisé une fois de plus : « Il existe tellement d'endroits où l'optique quantique est utilisée. »
Les lasers, nés du concept de photons, sont devenus une partie indispensable de notre vie dans l'industrie, la médecine, le domaine militaire, les communications et bien d'autres domaines.
Il est utilisé pour la découpe et le traitement de précision, le traitement et l'examen, comme base d'attaque et pour la communication à haut débit via la fibre optique.
Allant plus loin, cet ouvrage démontre que l'optique quantique deviendra le fondement des sciences et technologies futures.
« La leçon de sciences la plus facile au monde : l'optique quantique » commence par une explication de concepts tels que la « quantification des champs électromagnétiques » et démontre de manière éloquente comment ces principes fondamentaux mènent aux réalisations éblouissantes de la science et de la technologie modernes.
Ce livre présente diverses applications de l'optique quantique, depuis les « pinces optiques d'Ashkin » qui manipulent des particules microscopiques à l'aide de faisceaux laser, « l'invention du peigne de fréquences » qui a poussé la précision des horloges atomiques à l'extrême, les « métamatériaux » qui contrôlent la trajectoire de la lumière et les « ordinateurs quantiques », au cœur de l'informatique du futur.
Plongez dans le monde de l'optique quantique, essentielle non seulement pour la société moderne, mais aussi pour l'avenir !


L'importance de la série « Apprendre les sciences à travers les articles originaux des lauréats du prix Nobel »
Cette série a pour objectif de transmettre l'essence de la science moderne à partir d'articles originaux rédigés par des scientifiques lauréats du prix Nobel.
Les 15 volumes publiés à ce jour ont traité de théories et de découvertes représentatives dans divers domaines, notamment la relativité restreinte, la mécanique quantique, le rayonnement, les antiparticules, l'électrodynamique quantique, l'optique quantique, la physique du climat, l'information quantique et la théorie des quarks.
Chaque volume est structuré de manière à aller au-delà du simple « transfert de connaissances » pour former à la « pensée scientifique », en intégrant le contexte scientifique historique d'une théorie spécifique, sa formalisation mathématique, ses concepts clés et le texte intégral de l'article original.
Il est conçu principalement pour les lecteurs ayant un niveau de compréhension des mathématiques équivalent à celui du lycée, mais il est également élaboré avec soin pour offrir de nouvelles perspectives aux lecteurs possédant des connaissances spécialisées en physique.



★« Conférence spéciale de Park Mun-ho sur le monde des sciences naturelles »
La profondeur et la sophistication de cette série sont également confirmées par les évaluations d'experts externes.
En particulier, la série « Le cours de sciences le plus facile au monde » a été honorée par des sélections consécutives pour la conférence spéciale du jeudi du Dr Park Moon-ho, intitulée « Natural Science World ».
Le Dr Park Moon-ho a généralement respecté le principe de ne pas sélectionner consécutivement des livres du même éditeur, mais le deuxième volume de la série, « Radiation et éléments », a été sélectionné pour la 204e conférence spéciale du jeudi, et le huitième volume, « Antiparticules », a été sélectionné pour la 205e conférence spéciale du jeudi, ce qui constitue une sélection consécutive inhabituelle.
Ceci prouve que même les experts ont reconnu la profondeur académique de l'ensemble de la série et sa pertinence pédagogique pour des conférences publiques.
Ainsi, la série « La leçon de sciences la plus facile au monde » s'est imposée comme un laboratoire et un guide académiques favorisant le progrès intellectuel des apprenants et des lecteurs.
SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 17 juillet 2025
Nombre de pages, poids, dimensions : 251 pages | 380 g | 152 × 215 × 14 mm
- ISBN13 : 9791193357705
- ISBN10 : 1193357705

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