ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ (Atomic, Molecular, and Optical physics: AMO (อ่าน เอ-เอ็ม-โอ) physics) เป็น ศาสตร์แขนงหนี่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาเกี่ยวกับ สสาร และ ปฏิกิริยาระหว่าง แสง (light) กับ สสาร (matter) ที่ระดับขนาดเท่ากับ อะตอมเดี่ยว หรือ โครงสร้างที่ประกอบไปด้วยอะตอมจำนวนไม่มากนัก ศาสตร์แขนงนี้เป็นการรวมเอา ฟิสิกส์อะตอม (atomic physics) , ฟิสิกส์โมเลกุล (molecular physics) และ ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ (optical physics) เข้าไว้ด้วยกัน

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ มีกำเนิดมาพร้อมกับ ฟิสิกส์สาขาหลักๆ สามสาขา นับจากการศึกษาโครงสร้างของอะตอม การค้นพบการแผ่รังสีจากวัตถุดำ และ การศึกษาทดลองเกี่ยวกับโมเลกุล หากแต่ว่า ชื่ออย่างเป็นทางการของสาขา ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ ยังไม่ได้ถือกำเนิดขึ้น

ฟิสิกส์ทั้งสามแขนง ได้ถูกนำมารวมไว้ในกลุ่มเดียวกันเนื่องมาจากเหตุผลหลายๆ ข้อ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกันของ อะตอม โมเลกุล และ แสง, ความคล้ายคลึงกันของวิธีการที่ใช้ศึกษา และ ลักษณะร่วม ของ ระดับขนาดของพลังงานที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้นักฟิสิกส์ใช้ความรู้ทั้ง ทาง ฟิสิกส์ดั้งเดิม (classical physics) และ ควอนตัมฟิสิกส์ (quantum physics) ในการศึกษาศาสตร์แขนงนี้

เมื่อศาสตร์ทั้งสามนี้ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งเป็นการพัฒนาที่ขนานไปกับพัฒนาการของกลศาสตร์ควอนตัม ความเชื่อมโยงกันระหว่างสาขาก็มีมากขึ้น และ หลอมรวมเข้าด้วยกันตามกาลเวลา ความเชื่อมโยงยิ่งมีมากขึ้นไปอีกเมื่อมีการประดิษฐ์ เลเซอร์ ขึ้นในห้องปฏิบัติการ ซึ่งโดยตัวของมันเองแล้ว เลเซอร์ ก็คือผลพวงหนึ่งของความรู้ความเข้าใจใน ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์

สิ่งที่บ่งบอกช่วงระยะเวลากำเนิดชื่อสาขาอย่างเป็นทางการของ AMO นั้นเช่น การที่ American Physical Society (APS) มีการตั้งภาคเฉพาะสำหรับ AMO ชื่อว่า เด-มอพ (Division of Atomic, Molecular, and Optical Physics: DAMOP) ขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2486 ซึ่งเป็นช่วงแรกๆ ของกำเนิดทฤษฎีอิเล็กโทรดายนามิกส์ควอนตัม หรือ อย่างเช่นการกำเนิดของวารสาร Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics ขึ้นในปี พ.ศ. 2511 หลังการค้นพบเลเซอร์ ได้ 8 ปี

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ เป็นศาสตร์ที่เชื่อมโยงกับวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ ได้กว้างขวางมาก โดยจะเห็นได้จาก การนำความรู้ความเข้าใจใน ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ ไปประยุกต์ใช้ในหลายทาง

ฟิสิกส์อะตอม เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ อะตอม เช่น การทำปฏิกิริยาระหว่าง อะตอม กับ อะตอม, การทำปฏิกิริยาระหว่าง อะตอม กับ แสง, สถิติทางควอนตัมของอะตอม

ฟิสิกส์อะตอม แตกต่างกับ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ตรงที่ ฟิสิกส์อะตอม มุ่งศึกษา คุณสมบัติของอะตอมในภาพกว้าง ซึ่ง ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดย สถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม ในขณะที่ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ มุ่งศึกษาเฉพาะ คุณสมบัติของนิวเคลียสของอะตอม (Atomic nucleus)

ฟิสิกส์โมเลกุล เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ โมเลกุล (โครงสร้างที่ประกอบไปด้วยอะตอมมากกว่าหนึ่งตัว) เช่น การศึกษา ชั้นพลังงานที่มีในโมเลกุล, สถิติทางควอนตัมของโมเลกุล, พันธะระหว่างอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล, การทำปฏิกิริยาระหว่าง โมเลกุล กับ อะตอม, โมเลกุล กับ โมเลกุล และ โมเลกุล กับ แสง

ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ แสง เช่น การแทรกสอด และ การเลี้ยวเบนของแสง, ปฏิกิริยาระหว่างแสง กับ อะตอม, สถิติทางควอนตัมของแสง