¿Los polarizadores de giro libre se alinean?

Question

¿Recibirán dos lineales de rotación libre polarizadores (colocados en secuencia y con un desfase angular inferior a, por ejemplo, 45 grados) acaban alineándose si se proyecta (mucha) luz no polarizada sobre el primero?

Si es así, ¿el segundo polarizador se alineará con el primero, o ambos empezar a girar hacia la alineación (aunque quizá no sea igual de rápido)?

Editar . Ya hay más de 400 opiniones y cinco respuestas (una en +1, las otras en 0), que son todas muy apreciadas. Sin embargo, he pensado que podría ser útil aportar un poco de mi intuición inicial con respecto a la primera parte de la pregunta.

Estoy suponiendo que la luz se polariza verticalmente después de pasar el primer polarizador y que el segundo polarizador (en la foto) está ligeramente desplazado.

Para representar la polarización vertical le doy a un solo fotón cierta extensión vertical (posiblemente en términos de amplitud de probabilidad). Esto el segmento A-B. No estoy en absoluto seguro de que esa representación esté permitida o sea errónea.

Ahora la observación es que una colisión (absorción o reflexión) en B producirá más momento angular (del polarizador) que una colisión en A.

Answer 1

Creo que esta cuestión puede abordarse utilizando la conservación del momento angular. Si las ondas de luz incidentes están polarizadas linealmente, entonces su momento angular es cero, por lo que el polarizador no experimentará un par. Sin embargo, si la luz incidente tiene una polarización elíptica, se producirá una rotación para conservar el momento angular. El rayo resultante estará polarizado linealmente y, por tanto, no llevará momento angular. Por lo tanto, el segundo polarizador no girará. Para que quede claro, el rayo requiere un momento angular neto para que exista un par neto. Si utilizas alguna fuente de luz genérica (el sol, una lámpara, etc.) el momento angular neto será cero, por lo que no habrá efecto. Lo que podrías hacer (y ahora quiero probar si encuentro un láser lo suficientemente grande en el laboratorio) es polarizar circularmente el haz y luego observar el par en un polarizador lineal.

Seguro que también podemos pensar en esto en términos de fotones. Los estados propios de espín de los fotones corresponden a la polarización izquierda y derecha, por lo que un haz de luz con polarización circular es un estado de espín puro. Por lo tanto, si los fotones que salen del polarizador están en un estado de momento angular cero (polarización lineal), entonces la conservación del momento angular requiere que el polarizador sienta un par de torsión.

Por favor, tomen esto como un grano de sal. Todavía estoy trabajando en mi camino a través de EM y QM.

Answer 2

Lo que se intenta preguntar es:

La radiación con una polarización bien definida, que pasa a través de un polarizador que no está completamente alineado con esa polarización de la radiación, interactúa con los átomos de una manera que hace que la estructura gire.

No puedo asegurarlo, pero creo que sí. Aunque no hay que tener en cuenta ningún tipo de fricción, ni una radiación suficientemente intensa (ninguno de los casos me parece realista).

Pero académicamente... La radiación sí interactúa con los átomos: ya que se crea un campo electromagnético en el material debido a la radiación. Los átomos/estructura en un polarizador, pueden ser más fácilmente polarizados a lo largo de una determinada dirección, pero la estructura no es completamente rígida (ni perfecta).

Así pues, si una radiación intenta polarizar el material en una dirección ligeramente diferente de esa dirección preferente, la estructura global empezará a intentar polarizarse a lo largo de esa dirección aunque no pueda. Esto conducirá, eventualmente, a una gran cantidad de "cambios" muy pequeños que harían que la estructura girara para facilitar (minimizar la energía) su polarización.

Como ya he dicho. No puedo decir esto con seguridad...

Answer 3

Sólo los objetos que interactúan de forma diferente con las dos polarizaciones circulares de la luz comenzarán a girar. Esto ocurrirá, en general, incluso si la luz entrante está polarizada linealmente o no. Este efecto se ha visto. Vea las referencias en este Artículo de Wikipedia .

Answer 4

No veo una fuente para el momento angular necesario para que se muevan. Así que no, a menos que algo no se diga.

¿La fabricación de la polarización hace que el material polarizado tenga una densidad dependiente del ángulo?

Puede ser que en gravedad cero los polarizadores se alineen debido a su grabado de polarización completamente independiente de la luz que incide sobre ellos

Answer 5

Creo que la confusión aquí es que usted está pensando en la luz en analogía con el agua. Aunque esto es útil para algunas cosas, no es aplicable aquí. La luz se mueve en línea recta hasta que es absorbida o reflejada por algo. La luz que es bloqueada por una lente polarizada es absorbida por la lente y se convierte en calor. La luz que no es absorbida pasa directamente. Si tenemos, por ejemplo, una tobera con dos obleas con rendijas cortadas que bloquean la salida, y tratamos de forzar el paso del agua, el agua que no pase por ambas rendijas quedará atrapada y empezará a aumentar la presión. Cuando ambas rendijas están alineadas para que pase la máxima cantidad de agua, la presión será mínima, y por eso con los juguetes de cascada se mueven los aparatitos que bloquean el agua. Como estamos suponiendo que la luz no polarizada proviene de una única fuente brillante, todas las componentes laterales (en el plano de los polarizadores) se cancelarán, y la única presión neta sobre los polarizadores será hacia el plano. No hay nada que cree una componente rotacional, por lo que los polarizadores no se alinearán.