Quiero disponer algunos láseres rojos a lo largo de un arco de 90 grados de un círculo, apuntando hacia el centro del círculo. Cuando sus haces incidan en el lado opuesto del círculo, ¿notaré algún efecto de interferencia? ¿Y si utilizo docenas de láseres?
Si interfieren, ¿cómo calculo el patrón de interferencia?
No, no habrá un patrón de interferencia. Puedes encontrar patrones de interferencia en el punto donde se encuentran dos láseres. Después de que los rayos láser se crucen, no observará ningún efecto del cruce, ya que no hay interacciones fotón-fotón elementales.
Así que si mueves la pantalla hacia el punto de cruce probablemente verás interferencias, pero es difícil de calcular porque no conoces la diferencia de fase con exactitud ya que utilizas diferentes láseres y no divides un haz.
En otras palabras: Si dos haces de luz se cruzan, no interactúan.
La respuesta de Noldig es suficiente para su pregunta. Los láseres rojos y el montaje que describes no son suficientes para mostrar ningún proceso de orden superior en la física de los fotones. Sin embargo, existen un cálculo donde se espera observar un efecto:
Se deduce una expresión para el número de fotones generados y, utilizando datos láser de última generación, se comprueba que el número de fotones puede alcanzar niveles detectables. En particular, la perspectiva de utilizar el láser de alta repetición Sistema Astra Gemini en el Laboratorio Rutherford Appleton. Se revisa el problema de las fuentes de ruido y se comprueba que el nivel de ruido puede reducirse muy por debajo del nivel de señal. De este modo, puede lograrse por primera vez la detección de la dispersión elástica fotón-fotón.
La configuración láser propuesta está muy fuera de las posibilidades de los láseres rojos en su diseño, y es un proyecto de investigación que se propone en la publicación.
Las ecuaciones de Maxwell, que describen con toda generalidad los campos electromagnéticos, incluidos los haces de luz, mientras no preguntes por los fotones, son lineales. El aire es lineal a todos los efectos prácticos. Los rayos láser se atravesarán sin darse cuenta.
Sin embargo, según la teoría cuántica, los campos electromagnéticos se describen mediante la QED. Esto implica que los fotones a veces aparecen brevemente como pares electrón-positrón (y muón-antimuón, etc.) aunque muy raramente para cualquier aparato práctico si su presupuesto es inferior a varios millones de dólares.
La intersección de rayos láser de alta potencia es una de las formas de encender la fusión de hidrógeno en la Nation Ignition Facility de Lawrence Livermore. Supongo que tienen que preocuparse por las interferencias. Por supuesto, los haces interactúan en la pastilla de combustible,
Términos de búsqueda para probar: "dispersión fotón-fotón", "diagramas de caja QED"
También está el hecho de que todos los materiales transparentes presentan no linealidades a intensidades suficientemente altas. En el caso del aire, se necesita bastante.
Este es el resumen de un artículo sobre la medición del efecto óptico no lineal en el aire a una frecuencia cercana al infrarrojo mediante un láser de 100 GW: http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-14-13-6194
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