我想考研物理类，对光学特别感兴趣，请问有什么好的专业方向可以考虑选择呢？
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发布时间：2022-04-26 21:27
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时间：2023-11-04 18:15
在介绍学校之前，我先介绍一下光学是什么 。
最简单的光模型，认为光是直线，由maupertuis principle支配，也就是“光行最速原理”——光选择了一条路径，使得在起点和终点花的时间最短。光的直线传播，光的反射，折射都在这个范畴。这个大家都知道，不算物理学。
深入一点，认为光是一种波，具有波动的性质，符合波的叠加原理。我们熟悉的光的干涉（参考Young's interference experiment），衍射都属于这个范畴。它只是直线传播模型的一级修正，即做了一些合理的近似：比如衍射实验，假设屏的紧靠着屏后部的是纯暗的。
这些现象虽然很早被发现，但是在今天仍然有很大的应用。比如制作一些不是很精密的光学仪器，对于像差的矫正，它们理论上没有研究价值，也不属于物理学，而是成熟的工程学科。
在深入一点，认为光是一种电磁波，由Maxwell Equations支配。对这里的光波做一些近似，并且求解干涉与衍射的边界条件，就能得到如上的理论。但是另一方面，还有很多，比如电磁波的传播，波导和谐振腔，以及电磁波的辐射，各种经典散射这些现象。
这些现象，在一些物理学分支有应用。它们构成了同步辐射，光通信，等离子体物理的一部分基础概念。
真正现代的光学，研究的是量子化的光子（比如激光）和各种物质（主要是和原子）的相互作用，用量子光学来描述。虽然爱因斯坦根据光电效应提出了光量子概念，但是其实通过复杂的论证，光电效应并不需要光量子假设（你现在看到的中文百科写错了），真正开始量子光学，一个是红宝石激光器的诞生，然后在这个基础上，有了Jaynes-Cummings的量子化光子与而能阶原子相互作用的模型。其实99%的光学都可以用经典光学来解释，我们日常见到的都是。但是物理学前沿（其实已经很久了）在用量子光学来描述。
量子光学是量子电动力学(QED)的一部分，其基础仍然是非相对论量子力学。不过因为经常实验在微腔中，所以理论模型相比QED的高能光子散射要简单的多。但是如果只学经典光学，而不了解量子力学和量子光学，是没法从事物理学内的光学分支的研究的。
很长时间光学最热门的也是最神秘的是纠缠态的研究。这样可以用于全光量子计算，或者远程量子传态，这都属于量子信息。其他方面也非常热门，比如在BEC中的作用，用激光冷却原子达到BEC态；在量子态控制方面，有EIT这样的用光操作原子的现象。此外，利用光学做谱学也是一大领域。
关于物理的光学还有工程上的，理论上的区别如上所述——大致就是经典光与量子光的区别。比如清华有光学工程专业，但是属于精仪系；电子系也有一大分支在做光电，与微电子相对立。如果你有志从事物理，那么就应该扎实的学习光与原子相互作用的理论。要从Eugene Hecht的Optics开始，掌握光学的经典现象，然后诸如Mandl 和Wolf合写的巨著Optical Coherence and Quantum Optics，就是必经之路。
因此，既然是物理类，而不是工程类，论好的方向，推荐就是与原子捕获，BEC，量子通信或者激光光谱学有关的专业。但是这些方向竞争也相对激烈。记得多学量子力学。论好的学校，应该根据个人的实际情况决定。如果有相关研究经验，选过类似的课，成绩前茅，就可以报考排名往前的大学。
如果你真的有志做研究，读博士而不是硕士，并且不在意生活住宿条件的单调，可以考虑中科院物理所。中科院的学生来自五湖四海，而不是像北京大学过多照顾本校毕业的本科生。
如果考虑出国，及早考完GRE Sub。不必害怕考试，这是对自己是否合格的一种检验，而不是一种压力。如果不重视学校的名气，Arizona, Rochester光学都很不错，它们都有独立的光学专业和研究中心。
上帝说：Let there be light. 要有光。
热心网友
时间：2023-11-04 18:16
南开大学、北京大学也可以...
热心网友
时间：2023-11-04 18:15
在介绍学校之前，我先介绍一下光学是什么 。
最简单的光模型，认为光是直线，由maupertuis principle支配，也就是“光行最速原理”——光选择了一条路径，使得在起点和终点花的时间最短。光的直线传播，光的反射，折射都在这个范畴。这个大家都知道，不算物理学。
深入一点，认为光是一种波，具有波动的性质，符合波的叠加原理。我们熟悉的光的干涉（参考Young's interference experiment），衍射都属于这个范畴。它只是直线传播模型的一级修正，即做了一些合理的近似：比如衍射实验，假设屏的紧靠着屏后部的是纯暗的。
这些现象虽然很早被发现，但是在今天仍然有很大的应用。比如制作一些不是很精密的光学仪器，对于像差的矫正，它们理论上没有研究价值，也不属于物理学，而是成熟的工程学科。
在深入一点，认为光是一种电磁波，由Maxwell Equations支配。对这里的光波做一些近似，并且求解干涉与衍射的边界条件，就能得到如上的理论。但是另一方面，还有很多，比如电磁波的传播，波导和谐振腔，以及电磁波的辐射，各种经典散射这些现象。
这些现象，在一些物理学分支有应用。它们构成了同步辐射，光通信，等离子体物理的一部分基础概念。
真正现代的光学，研究的是量子化的光子（比如激光）和各种物质（主要是和原子）的相互作用，用量子光学来描述。虽然爱因斯坦根据光电效应提出了光量子概念，但是其实通过复杂的论证，光电效应并不需要光量子假设（你现在看到的中文百科写错了），真正开始量子光学，一个是红宝石激光器的诞生，然后在这个基础上，有了Jaynes-Cummings的量子化光子与而能阶原子相互作用的模型。其实99%的光学都可以用经典光学来解释，我们日常见到的都是。但是物理学前沿（其实已经很久了）在用量子光学来描述。
量子光学是量子电动力学(QED)的一部分，其基础仍然是非相对论量子力学。不过因为经常实验在微腔中，所以理论模型相比QED的高能光子散射要简单的多。但是如果只学经典光学，而不了解量子力学和量子光学，是没法从事物理学内的光学分支的研究的。
很长时间光学最热门的也是最神秘的是纠缠态的研究。这样可以用于全光量子计算，或者远程量子传态，这都属于量子信息。其他方面也非常热门，比如在BEC中的作用，用激光冷却原子达到BEC态；在量子态控制方面，有EIT这样的用光操作原子的现象。此外，利用光学做谱学也是一大领域。
关于物理的光学还有工程上的，理论上的区别如上所述——大致就是经典光与量子光的区别。比如清华有光学工程专业，但是属于精仪系；电子系也有一大分支在做光电，与微电子相对立。如果你有志从事物理，那么就应该扎实的学习光与原子相互作用的理论。要从Eugene Hecht的Optics开始，掌握光学的经典现象，然后诸如Mandl 和Wolf合写的巨著Optical Coherence and Quantum Optics，就是必经之路。
因此，既然是物理类，而不是工程类，论好的方向，推荐就是与原子捕获，BEC，量子通信或者激光光谱学有关的专业。但是这些方向竞争也相对激烈。记得多学量子力学。论好的学校，应该根据个人的实际情况决定。如果有相关研究经验，选过类似的课，成绩前茅，就可以报考排名往前的大学。
如果你真的有志做研究，读博士而不是硕士，并且不在意生活住宿条件的单调，可以考虑中科院物理所。中科院的学生来自五湖四海，而不是像北京大学过多照顾本校毕业的本科生。
如果考虑出国，及早考完GRE Sub。不必害怕考试，这是对自己是否合格的一种检验，而不是一种压力。如果不重视学校的名气，Arizona, Rochester光学都很不错，它们都有独立的光学专业和研究中心。
上帝说：Let there be light. 要有光。
热心网友
时间：2023-11-04 18:16
南开大学、北京大学也可以...
