Hasta donde yo sé, la luz polarizada se define como la luz que como no claro eje de polarización, pero los vectores de campo eléctrico en todas las direcciones. Sin embargo, también sé que los campos eléctricos pueden ser superpositioned. Así que esto me lleva a la conclusión de que si la luz polarizada tiene E igualdad de vectores en todas las direcciones, se debe cancelar. Obviamente, esto está mal (tenemos luz!). ¿Cuál es la explicación?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Una manera de pensar acerca de esto es considerar la luz como compuesta de los lotes y lotes de fotones. No vas a ver la interferencia destructiva a menos que las polarizaciones de todos estos fotones están alineados y todos ellos sometidos a la interferencia destructiva al mismo tiempo. Si son al azar, algunos de ellos interfieren destructivamente, algunos de ellos interfieren constructivamente, y en promedio, la interferencia se anulan y vamos a ver el promedio de la intensidad de la luz de la estancia en el mismo.
user118480
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Traté de confirmar la sugerencia de @Peter Shor en los comentarios por la creación de un simple programa que genera los vectores por la aleatoriedad en el ángulo de $\phi$ $0$ $2\pi$de un vector $\vec A_i = A\hat r_i$ que se encuentra en un plano x-y. Todos los vectores tienen la misma amplitud $A$. El programa añade (por adición de vectores: suma de los x-componentes y y-componentes) n = 10000 de los vectores aleatorios:
$\vec A_{tot} = \sum \vec A_i$.
Después de eso, puedo obtener el cuadrado de la magnitud $A_{tot}^2$ del vector resultante. Luego repetir el procedimiento para 100000 veces, y se obtuvo el promedio.
De hecho, me dieron un resultado muy cerca de $(A_{tot}^2)_{ave} = nA^2 = 10000A^2$, el cual debe tener sentido si asumimos que $\vec A_i$ es el campo eléctrico de un fotón con random eje de polarización.
Debido a la intensidad de la luz es proporcional al cuadrado de la amplitud del campo eléctrico:
$I = \frac {1}{2}c\epsilon_0E_0^2$
entonces sería de esperar que mediante la superposición de n fotones con el azar de la polarización, la Intensidad aumentaría a:
$I_{tot} = n\frac {1}{2}c\epsilon_0E_0^2 = \frac {1}{2}c\epsilon_0(nE_0^2) = \frac {1}{2}c\epsilon_0 E^2_{tot}$, y de hecho, en el programa tenemos a $nA^2$.
El promedio de energía por unidad de volumen en un ciclo es también proporcional al cuadrado de la amplitud del campo eléctrico: $\langle u \rangle = \frac {1}{2}\epsilon_0E_0^2$,
y siguiendo la misma lógica, esto significa que no hay pérdida de energía después de la superposición de $n$ random fotones.
peter.petrov
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2004
Luz polarizada es más propiamente llamada de la luz con el azar de la polarización. Que hace que sea más claro lo que significa: el estado de polarización (circular, lineal, elíptica) varía aleatoriamente en el espacio, la longitud de onda, y en el tiempo.
Considere el escenario de abajo, donde una luz difusa de origen se convierte en un haz colimado con un rango estrecho de longitudes de onda $\lambda\pm\Delta\lambda$. El haz se divide, por un polarizador.
Si usted tomó un perfil de intensidad de los dos componentes de polarización con una suficientemente corto tiempo de exposición, usted obtendrá dos de luz/oscuridad de los patrones que muestran claramente que algunas partes de la viga son claramente s-polarizado (polarización vector perpendicular al plano de dibujo), otras claramente p-polarizada, y otros, sin embargo algo en el medio o incluso a oscuras. Sin embargo, si usted tomó otra foto, el patrón sería completamente diferente.
Si el tiempo de exposición es demasiado largo, entonces usted podría obtener dos imágenes que son a la vez un uniforme de un 50% de gris de la imagen. El máximo tiempo de obturación $\tau$ para que usted puede ver una instantánea de la polarización dependerá del ancho de banda $\Delta\lambda$ $$\tau\approx \frac{\lambda^2}{2\pi c\Delta\lambda},$$ donde $c=3\times10^8~\mathrm{m/s}$ es la velocidad de la luz. Por ejemplo, si usted hace esto con banda estrecha de la luz roja ($\lambda = 650\pm1$ nm), que se necesita un tiempo de exposición de 200 femtosegundos (2E-13 s). Así, aunque la luz que tiene una clara polarización en un punto determinado en el tiempo, usted no se dará cuenta de que en la práctica.
Hay otro efecto que hace que sea difícil de ver en la instantánea de la polarización de azar de la luz polarizada: la longitud de la escala espacial de la intensidad de las fluctuaciones en las dos imágenes de sensor dependerá del tamaño del agujero de alfiler. Para una viga con 1 cm de diámetro y una lente con 10 cm de distancia focal, el orificio tendría que ser el 20 $\mu$m o así que para ver el patrón claramente. Si aumenta el tamaño del agujero de alfiler, entonces los patrones se vuelven más finas y más finas hasta que no se puede resolver de ellos nunca más. Y si el orificio es muy pequeño y el tiempo de exposición es muy corto, tendría que empezar con una bonita fuente de luz brillante en el fin de ver nada en absoluto.
Inder Kumar Rathore
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109
Voy a tratar un clásico de onda de luz de la explicación y la esperanza de que alguien inteligente vendrá con una completa descripción cuántica para iluminar a mí también.
Permite a imaginar que tenemos una fuente de luz que está proporcionando la luz polarizada en una sola frecuencia. Cuando medimos las luces de intensidad, en realidad estamos midiendo el valor absoluto del vector del campo eléctrico. Vamos a suponer que la medida de la intensidad es constante en el tiempo (nosotros, los de causa mide el tiempo suficiente, para ver la efectiva campo eléctrico).
Si ahora ponemos en un polarizador lineal de la intensidad cae por un factor de 2, no importa cómo lo ponemos en. Desde que nos enteramos, que el eje de polarización, es decir, el eje paralelo a la dirección de oscilación del campo eléctrico, es de rotación perpendicular a la de las luces de dirección de propagación. Podemos repetir este experimento con un polarizador circular y obtener el mismo resultado. Por lo que la rotación de la polarización del eje no puede tener una velocidad angular constante.
Usted puede imaginar que la polarización eje está girando alrededor de una manera caótica. Esto hace que sea imposible encontrar un polarizador que suficiente larga escala de tiempo es capaz de separar la luz en dos diferentes tipos de polarización. Si queremos que la construcción de este campo de luz de oscilaciones armónicas, esto no es posible. Realmente necesitamos un infinitivo número de onda de los paquetes que se superponen en una manera de conseguir el caótico eje de polarización.
Fernando Briano
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3704
Esta figura ayuda a conseguir una intuición de cómo la luz está compuesta de fotones
La izquierda y la mano derecha de la polarización circular, y su asociado angular momenta.
La púrpura palos en el medio de los fotones que se acumulan en el macroscópico de la luz. El individuo fotones, las partículas elementales son como punto, y se caracterizan por su giro , +/-1, y la energía E=h*nu, nu la frecuencia de la onda que va a ser creado por una multitud de fotones.
Donde el campo eléctrico entrar en el fotón? En su compleja función de onda, cuyo complejo conjugado al cuadrado da la probabilidad de que un fotón existente en (x,y,z,t) y la construcción de la maxwell potenciales y campos.
Para obtener la interferencia en la construcción de la clásica E y B, los campos, las fases en las amplitudes de probabilidad entre millones y millones de fotones debe ser en el paso, como se logra en la luz polarizada por encima, o rayos láser. En forma aleatoria producida la luz de las fases que el control de las probabilidades de los fotones ubicación son al azar y cualquier cancelaciones serán aleatorias e improbable.
En este blog ensayo se puede ver cómo en QED la clásica de campos emergen de la subyacente a nivel cuántico.
