De fondo
Permítanme comenzar esta pregunta por una larga introducción, porque supongo que sólo unos pocos lectores estarán familiarizados con la teoría de la parcial de luz coherente y conceptos como el de una coherencia mutua función o una mutua de intensidad. La coherencia de la matriz y de los parámetros de Stokes descripciones de parte de la luz polarizada son conceptos relacionados que son más ampliamente conocido.
El tratamiento correcto de las parciales de luz coherente es importante para un adecuado modelado de óptica patrón de transferencia en las simulaciones por ordenador de la proximidad y la proyección de la litografía como se utilizan actualmente por la fabricación de semiconductores en la industria. Cuando llegué a este sector, mi anterior la óptica de la "capacitación" fue insuficiente en esta área. He encontrado el capítulo X "de la Interferencia y la difracción de luz parcialmente coherente" en los Principios de la Óptica por Max Born y Emil Lobo más útil para llenar mis lagunas en esta área. Más tarde, también me "navegado" a través de "Óptica Estadística" por Joseph W. Goodman, que tiene un bonito párrafo en la introducción que explica por qué insuficiente familiaridad con la óptica estadística es tan común:
Sin duda la mejor manera de resolver un problema debe ser de la manera determinista, con estadísticas de entrar sólo como un signo de nuestra propia debilidad o limitaciones. Parcialmente como consecuencia de este punto de vista, el tema de la óptica estadística es generalmente a la izquierda para los alumnos más avanzados, particularmente aquellos con un estilo matemático.
Lo interesante es que Hermitian matrices y autovalor de descomposición como la Karhunen-Loève de expansión se utilizan de forma rutinaria en este campo, y que de alguna manera se sienten bastante similar a la modelización de la coherencia y la decoherencia cuántica-mecánica. Sé que no son importantes obvio (física) de diferencia entre los dos campos, pero mi pregunta es lo que tienen en común.
Pregunta
Algunos primaria experimentos como el experimento de doble rendija se utilizan a menudo para ilustrar la partícula de la onda de la dualidad de la luz. Sin embargo, la teoría de la luz parcialmente coherente es completamente suficiente para describir y predecir el resultado de estos experimentos. No hay partículas en absoluto en la teoría de la luz parcialmente coherente, sólo las ondas, las estadísticas y la incertidumbre. La fase global es un inobservable parámetro en ambas teorías, pero la amplitud de una función de onda sólo es importante para la teoría de la parcial de luz coherente y es comúnmente normalizado de distancia en quantum mechanics. Esto conduce a una diferencia crucial con respecto a las posibles transformaciones tratados por las respectivas teorías. Pero es esto realmente una diferencia fundamental, o simplemente una diferencia en las prácticas comunes de las respectivas teorías? Cuánto de los extraños fenómenos de la cuántica la mecánica puede ser explicado por la teoría de la parcial coherente luz sola, sin ninguna referencia a las partículas o los procesos de medición?
Más información sobre lo que me gustaría aprender
Una razón de esta pregunta es averiguar cuánto familiaridad con la coherencia parcial puede ser asumido al hacer preguntas aquí. Por lo tanto, se explica por qué esta familiaridad no puede darse por sentado, y está escrita en un estilo para permitir bastante respuestas generales. Sin embargo, también contiene preguntas específicas, indicadas por los signos de interrogación:
- Cómo es la teoría de la parcial luz coherente relativa a la cuántica la mecánica?
- ... la amplitud de una función de onda ... Pero es esto realmente una diferencia fundamental, o simplemente una diferencia en las prácticas comunes de las respectivas teorías?
- Cuánto de los extraños fenómenos de la cuántica la mecánica puede ser explicado por la teoría de la parcial coherente luz sola, sin ninguna referencia a las partículas o los procesos de medición?
No se distraiga por mi comentario sobre el experimento de doble rendija. Utilizando para ilustrar la partícula de la onda de la dualidad de la luz parecía especie de trampa para mí mucho antes de que yo tenía que lidiar con la coherencia parcial. Yo podría fácilmente predecir el resultado de todos estos supuestamente contra-intuitivo experimentos sin siquiera estar familiarizado con el formalismo de quantum mechanics. Aún así, el resultado de estos experimentos se predijo correctamente por quantum-mecánica, y de forma independiente por la teoría de la parcial de luz coherente. Así que estas dos teorías comparten algunos elementos comunes.
Un aspecto interesante de la teoría de la parcial luz coherente es que las cosas como el recíproco de la intensidad o de los parámetros de Stokes, en principio, puede ser observado. Una analogía simple para la matriz de densidad en cuántica la mecánica es la coherencia de la matriz de descripción de es parcial polarización. Puede ser calculado en términos de los parámetros de Stokes $$J=\begin{bmatrix} E(u_{x}u_{x}^{\ast})&E(u_{x}u_{y}^{\ast})\\ E(u_{y}u_{x}^{\ast})&E(u_{y}u_{y}^{\ast}) \end{bmatrix}=\frac12\begin{bmatrix} S_0+S_1&S_2+iS_3\\ S_2-iS_3&S_0-S_1 \end{bmatrix} $$ y, por lo tanto, en principio, puede ser observado. Pero, ¿puede la matriz de densidad en quantum mechanics, en principio, ser observado? Así, el proceso de medición de los parámetros de Stokes puede ser descrito por las siguientes matrices de Hermitian $\hat{S}_0=\begin{bmatrix}1&0\\0&1\end{bmatrix}$, $\hat{S}_1=\begin{bmatrix}1&0\\0&-1\end{bmatrix}$, $\hat{S}_2=\begin{bmatrix}0&1\\1&0\end{bmatrix}$ y $\hat{S}_3=\begin{bmatrix}0&i\\-i&0\end{bmatrix}$. Sólo $\hat{S}_0$ viajes con todos los demás Hermitian matrices, que de alguna manera significa que cada parte individual de la matriz de densidad se puede observar en el aislamiento, sino la totalidad de la matriz de densidad de sí mismo no es observable. Pero no podemos medir todos los parámetros de Stokes simultánea, o al menos eso no es lo que queremos decir cuando decimos que los parámetros de Stokes puede ser medido en un principio. Tenga en cuenta también la relación del hecho de que $\hat{S}_0$ viajes con todos los demás Hermitian matrices y el hecho de que la amplitud de una función de onda es comúnmente normalizado de distancia en quantum mechanics. Pero la cuestión es realmente un problema muy serio para mí, porque la Mueller cálculo de parámetros de Stokes permite (poco intuitivo) las transformaciones que parecen ser descartado para el quantum mechanics.
