<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><feed xmlns="http://www.w3.org/2005/Atom" ><generator uri="https://jekyllrb.com/" version="3.10.0">Jekyll</generator><link href="https://qmentropy.com/feed.xml" rel="self" type="application/atom+xml" /><link href="https://qmentropy.com/" rel="alternate" type="text/html" /><updated>2026-08-14T21:36:35+08:00</updated><id>https://qmentropy.com/feed.xml</id><title type="html">Physics Lab Notes</title><subtitle>Undergraduate Physics @ XMUM | Quantum &amp; Optics</subtitle><author><name>Zheng Xiangsheng</name></author><entry><title type="html">量子光学实验笔记：单光子干涉</title><link href="https://qmentropy.com/lab%20notes/2026/03/08/single-photon-interference.html" rel="alternate" type="text/html" title="量子光学实验笔记：单光子干涉" /><published>2026-03-08T00:00:00+08:00</published><updated>2026-03-08T00:00:00+08:00</updated><id>https://qmentropy.com/lab%20notes/2026/03/08/single-photon-interference</id><content type="html" xml:base="https://qmentropy.com/lab%20notes/2026/03/08/single-photon-interference.html"><![CDATA[<p>本周实验：验证<strong>单光子干涉</strong>——即使用一次只发射一个光子，干涉条纹依然出现。这是量子力学”波粒二象性”最直接的实验证据。</p>

<h2 id="1-实验装置">1. 实验装置</h2>

<div class="language-plaintext highlighter-rouge"><div class="highlight"><pre class="highlight"><code>单光子源 ──► 分束器BS1 ──► 路径A ─┐
                    └──► 路径B ─┼──► 合束器BS2 ──► 探测器D1/D2
                                  └───────────┘
</code></pre></div></div>

<p>关键点：单光子源（衰减激光或自发参量下转换 SPDC）保证任意时刻装置中至多一个光子。</p>

<h2 id="2-理论预期">2. 理论预期</h2>

<p>经过两个分束器后，光子到达探测器 $D_1$ 的概率为：</p>

\[P_1 = \frac{1}{2}(1 + \cos\phi)\]

<p>其中 $\phi$ 是两路径间的相位差。当 $\phi = 0$ 时 $P_1 = 1$（相消干涉，$D_2$ 无计数）；$\phi = \pi$ 时反之。</p>

<h2 id="3-实验现象与数据">3. 实验现象与数据</h2>

<ul>
  <li>单光子模式下，$D_1$ 计数率随相位 $\phi$ 呈余弦振荡 ✅</li>
  <li>关闭其中一个路径（遮挡），干涉消失，$P_1 = 1/2$ 恒定 ✅</li>
  <li>这证明：<strong>干涉不是光子之间的相互作用，而是单个光子自身的概率幅叠加</strong></li>
</ul>

<h2 id="4-思考题留给自己">4. 思考题（留给自己）</h2>

<ol>
  <li>如果在 BS2 前放置”路径探测器”（which-way detector），干涉还会出现吗？</li>
  <li>答案是不再出现——<strong>测量坍缩了概率幅</strong>。这就是”量子擦除实验”的出发点。</li>
</ol>

<h2 id="5-待办">5. 待办</h2>

<ul class="task-list">
  <li class="task-list-item"><input type="checkbox" class="task-list-item-checkbox" disabled="disabled" />复现量子擦除实验（延迟选择版本）</li>
  <li class="task-list-item"><input type="checkbox" class="task-list-item-checkbox" disabled="disabled" />整理 SPDC 光源的符合计数数据</li>
  <li class="task-list-item"><input type="checkbox" class="task-list-item-checkbox" disabled="disabled" />写实验报告模板（Markdown → PDF）</li>
</ul>]]></content><author><name>Zheng Xiangsheng</name></author><category term="Lab Notes" /><category term="Quantum Optics" /><category term="Interference" /><category term="Experiment" /><summary type="html"><![CDATA[本周实验：验证单光子干涉——即使用一次只发射一个光子，干涉条纹依然出现。这是量子力学”波粒二象性”最直接的实验证据。]]></summary></entry><entry><title type="html">变换光学基础：从 Fermat 原理到隐形衣</title><link href="https://qmentropy.com/physics/2026/03/01/transformation-optics-basics.html" rel="alternate" type="text/html" title="变换光学基础：从 Fermat 原理到隐形衣" /><published>2026-03-01T00:00:00+08:00</published><updated>2026-03-01T00:00:00+08:00</updated><id>https://qmentropy.com/physics/2026/03/01/transformation-optics-basics</id><content type="html" xml:base="https://qmentropy.com/physics/2026/03/01/transformation-optics-basics.html"><![CDATA[<p>变换光学（Transformation Optics）的核心思想：<strong>光的路径由空间几何决定</strong>。如果我们能”弯曲”空间的度量，就能任意控制光的传播。</p>

<h2 id="1-fermat-原理与折射率">1. Fermat 原理与折射率</h2>

<p>光的传播遵循 Fermat 原理——光走<strong>光程极值</strong>的路径：</p>

\[S = \int n(\mathbf{r}) \, ds\]

<p>其中 $n(\mathbf{r})$ 是折射率分布，$ds$ 是路径微元。变换光学的目标就是设计 $n(\mathbf{r})$ 使得光沿我们想要的路径传播。</p>

<h2 id="2-坐标变换与等效介质">2. 坐标变换与等效介质</h2>

<p>Pendry 等人的关键洞察（<a href="https://www.science.org/doi/10.1126/science.1125907">Science 2006</a>）：对空间做坐标变换后，Maxwell 方程组形式不变，但介电常数和磁导率变为：</p>

\[\varepsilon' = \frac{\Lambda \varepsilon \Lambda^T}{\det \Lambda}, \qquad \mu' = \frac{\Lambda \mu \Lambda^T}{\det \Lambda}\]

<p>其中 $\Lambda$ 是变换的 Jacobian 矩阵。<strong>几何变换 ↔ 材料参数</strong>，这就是”变换光学”名字的由来。</p>

<h2 id="3-隐形衣invisibility-cloak">3. 隐形衣（Invisibility Cloak）</h2>

<p>最简单的隐形衣设计：把空间中的一个区域”压缩”成一个点。径向映射：</p>

\[r' = a + \frac{b-a}{b} r\]

<p>对应的径向介电常数和磁导率分量发散于内边界——这就是为什么理想隐形衣需要”奇异材料”。实际实现常用<strong>超表面</strong>或<strong>共形映射</strong>近似。</p>

<h2 id="4-geodesic-lens">4. Geodesic Lens</h2>

<p>我的研究兴趣之一：<strong>测地线透镜</strong>。把透镜设计成弯曲的表面，光沿表面测地线传播。折射率分布与表面几何的关系（Cornbleet）：</p>

\[n(r) = \sqrt{1 + \left(\frac{r}{a}\right)^2}\]

<p>这种设计完全避开奇异材料，可用 3D 打印实现——是变换光学走向实用化的路径之一。</p>

<h2 id="5-参考资源">5. 参考资源</h2>

<ul>
  <li>Pendry, Schurig &amp; Smith, “Controlling Electromagnetic Fields”, <em>Science</em> 312, 1780 (2006)</li>
  <li>Leonhardt, “Optical Conformal Mapping”, <em>Science</em> 312, 1777 (2006)</li>
  <li>Cornbleet, <em>Microwave and Geometrical Optics</em> (Academic Press, 1994)</li>
</ul>]]></content><author><name>Zheng Xiangsheng</name></author><category term="Physics" /><category term="Transformation Optics" /><category term="Geodesic Lens" /><category term="MathJax" /><summary type="html"><![CDATA[变换光学（Transformation Optics）的核心思想：光的路径由空间几何决定。如果我们能”弯曲”空间的度量，就能任意控制光的传播。]]></summary></entry><entry><title type="html">Transformation Optics 学习笔记 (Test)</title><link href="https://qmentropy.com/physics/2026/02/25/test-note.html" rel="alternate" type="text/html" title="Transformation Optics 学习笔记 (Test)" /><published>2026-02-25T00:00:00+08:00</published><updated>2026-02-25T00:00:00+08:00</updated><id>https://qmentropy.com/physics/2026/02/25/test-note</id><content type="html" xml:base="https://qmentropy.com/physics/2026/02/25/test-note.html"><![CDATA[<p>这是我的第一篇自动化学术记录。</p>

<h2 id="1-理论基础-mathjax-测试">1. 理论基础 (MathJax 测试)</h2>

<p>根据 Cornbleet 的理论，折射率分布 $n(r)$ 为：</p>

\[n(r) = \sqrt{1 + \left(\frac{r}{a}\right)^2}\]

<p>这是一个典型的 Geodesic Lens 映射。</p>

<h2 id="2-代码高亮测试">2. 代码高亮测试</h2>

<p>```python
import numpy as np
def simulate_light(r):
    return np.sqrt(1 + (r/a)**2)</p>]]></content><author><name>Zheng Xiangsheng</name></author><category term="Physics" /><category term="Optics" /><category term="MathJax" /><summary type="html"><![CDATA[这是我的第一篇自动化学术记录。]]></summary></entry></feed>