原子分子与光物理学

原子分子与光物理学 (AMO) 是研究物质与物质和光与物质相互作用的学科； 在一个或几个原子的尺度上，能量在几个电子伏特左右。 这三个领域密切相关。 AMO 理论包括经典、半经典和量子处理。 通常，激发原子和分子的电磁辐射（光）的发射、吸收和散射、光谱分析、激光和脉泽的产生以及一般物质的光学特性的理论和应用都属于这些类别。

原子物理学是 AMO 的子领域，将原子作为电子和原子核的孤立系统进行研究，而分子物理学则是研究分子的物理性质。 由于原子和核在标准英语中是同义词，因此原子物理学一词通常与核能和核弹相关联。 然而，物理学家区分原子物理学——将原子作为一个由原子核和电子组成的系统来处理——和核物理学，它只考虑原子核。 重要的实验技术是各种类型的光谱学。 分子物理学虽然与原子物理学密切相关，但也与理论化学、物理化学和化学物理学有很大的重叠。

这两个子领域主要关注电子结构和这些排列变化的动态过程。 一般来说，这项工作涉及使用量子力学。 对于分子物理学，这种方法被称为量子化学。 分子物理学的一个重要方面是将原子物理学领域的基本原子轨道理论扩展为分子轨道理论。 分子物理学关注分子中的原子过程，但它还关注分子结构引起的效应。 除了从原子中已知的电子激发态之外，分子还能够旋转和振动。 这些旋转和振动被量化； 有离散的能级。 不同旋转状态之间存在最小的能量差异，因此纯旋转光谱位于电磁光谱的远红外区域（约 30-150 µm 波长）。 振动光谱在近红外（约 1 - 5 µm）范围内，电子跃迁产生的光谱主要在可见光和紫外线区域。 通过测量分子的旋转和振动光谱特性，例如原子核之间的距离，可以计算出来。

与许多科学领域一样，严格的描述可能是高度人为的，原子物理学通常在原子、分子和光学物理学的更广泛背景下被考虑。 物理研究小组通常是这样分类的。

光学物理学研究电磁辐射的产生、辐射的特性以及辐射与物质的相互作用，尤其是其操纵和控制。 它不同于一般的光学和光学工程，它侧重于新现象的发现和应用。 然而，光学物理、应用光学和光学工程之间没有明显的区别，因为光学工程的设备和应用光学的应用是光学物理基础研究所必需的，并且研究会导致新设备的开发 和应用程序。 通常同一个人同时参与基础研究和应用技术开发，例如 S. E. Harris 的电磁感应透明实验演示以及 Harris 和 Lene Vestergaard Hau 的慢光实验演示。

光学物理学研究人员使用和开发的光源涵盖从微波到 X 射线的电磁波谱。 该领域包括光的产生和检测、线性和非线性光学过程以及光谱学。 激光和激光光谱学改变了光学科学。

光学物理的主要研究也致力于量子光学和相干性，以及飞秒光学。 在光学物理学中，还提供了孤立原子对强、超短电磁场的非线性响应、高场下的原子-腔相互作用以及电磁场的量子特性等领域的支持。

其他重要的研究领域包括开发用于纳米光学测量、衍射光学、低相干干涉测量、光学相干断层扫描和近场显微镜的新型光学技术。 光学物理学的研究重点是超快光学科学与技术。 光学物理学的应用在通信、医学、制造甚至娱乐领域创造了进步。