Una introducción a la teoría de la dispersión óptica

Un dels aspectes fonamentals de la historia de la física és l’estudi de la interacció entre la llum i la matèria, les manifestacions més notables del qual són la dispersió cromàtica i l’absorció de llum. Aquest manual presenta, intentant connectar-les entre si, la teoria clàssica de la interacció de la llum i els àtoms, la teoria quàntica antiga i la teoria semiclàssica, a més d’incloure un capítol dedicat a la història de la dispersió òptica.

Eugenio Roldán Serrano  és catedràtic d’Òptica al Departament d’Òptica i Optometria i Ciències de la Visió de la Universitat de València. Ha impartit docència en diverses universitats, com la Universitat Politècnica de Catalunya, la Universitat Politècnica de València o la Universitat Jaume I. Les seues línies de recerca cobreixen el camp de l’òptica quàntica i l’òptica no lineal: física del làser, dinàmica espaciotemporal de sistemes òptics, incloent-hi recerques experimentals en fluctuacions quàntiques en cavitats no lineals i en l’estudi de quantum walks.

Prefacio

Capítulo 1. Teoría clásica del índice de refracción

1.1.  El índice de refracción y las ecuaciones de Maxwell

1.2.  Ecuación de Lorentz

1.3.  Polarizabilidad

Capítulo 2. Índice de refracción en gases

2.1.  Dispersión cromática. Velocidad de la luz

2.1.1.  Velocidad de fase

2.1.2.  Velocidad de grupo

2.1.3.  Velocidad de la señal. Velocidad del frente

2.2. Absorción. Mecanismos de ensanchamiento de línea

2.2.1.  Ensanchamiento homogéneo

2.2.2.  Ensanchamiento inhomogéneo

Capítulo 3. Índice de refracción en dieléctricos

3.1.  Campo local

3.2.  Dependencia del índice con la densidad

3.3.  Índice de refracción en dieléctricos anisótropos

3.4.  Efecto de campos estáticos externos

3.4.1.  Efectos electroópticos

3.4.2.  Efectos magnetoópticos

Capítulo 4. Índice de refracción en metales y plasmas

4.1.  Índice de refracción

4.2. Absorción y reflexión

Capítulo 5. Difusión

5.1.  Generalidades

5.2.  Difusión Rayleigh

5.3.  Difusión Brillouin

Capítulo 6. Óptica No Lineal

6.1.  Medios no centro-simétricos

6.1.1.  Generación de segundo armónico

6.1.2.  Efecto Pockels

6.1.3.  Generación de frecuencias suma y resta. Ajuste de fases

6.2.  Medios centro-simétricos

6.2.1.  Efecto Kerr autoinducido

Capítulo 7. Teoría cuántica antigua de la dispersión y la absorción

7.1.  Teoría de Einstein

7.1.1.  Procesos básicos de interacción

7.1.2.  Ecuaciones de balance

7.1.3.  Equilibrio térmico. Relación entre coeficientes

7.1.4.  Comportamiento fuera del equilibrio

7.2. Amplificación

7.2.1.  Inversión de población

7.2.2.  Propagación de la radiación. Condición necesaria de amplificación

7.3.  Teoría cuántica antigua de la dispersión

Capítulo 8. Teoría semiclásica de la dispersión y la absorción

8.1.  Hamiltoniano dipolar eléctrico

8.2.  Ecuaciones de evolución

8.3.  Observables. Oscilaciones de Rabi

8.4.  Átomo vestido. Triplete de fluorescencia

8.5.  Ecuaciones ópticas de Bloch

8.5.1.  Evolución temporal

8.5.2.  Ecuación de balance

8.6.  Dispersión y absorción semiclásicas

8.6.1.  Polarizabilidad

8.6.2.  Saturación y ensanchamiento por potencia

8.6.3.  Efecto Kerr autoinducido

8.7.  Más allá del átomo de dos niveles

8.7.1.  Transición a un continuo. El efecto fotoeléctrico

8.7.2.  Procesos multifotónicos

Capítulo 9. Conexión entre teorías

9.1.  Ecuación de Lorentz

9.2.  Ecuaciones de Einstein

9.3.  Discusión

9.4.  Capítulo

10. Historia de la dispersión de la luz

10.1.  De Newton al siglo XIX

10.2.  De 1800 a 1870

10.3.  Dispersión anómala, 1870

10.4.  El modelo de la resonancia en la teoría mecánica de la luz

10.5.  El modelo de la resonancia en la teoría electromagnética de la luz

10.6. Teoría cuántica, 1913-1930

10.7. Epílogo

Bibliografía

Bibliografía general

Bibliografía histórica