Интерференция фотонов

[freeneutron]

Помогите пожалуйста предсказать интенсивность фотонов на детекторах $D1$, $D2$, $D3$, $D4$ в следующем эксперименте:


Здесь:

$M1$, $M2$ - абсолютные зеркала
$M3$, $M4$, $M5$, $M6$ - полупрозрачные зеркала (отражающий слой на одной грани стеклянной пластинки)
данные пластинки имеют одинаковую толщину
$M7$ - полупрозрачное зеркало (отражающий слой в центре стеклянной пластинки)
$U$ - стеклянная пластинка, компенсирующая набег фазы в $M5$, то есть изготовлена из того же материала, что и $M5$ и имеет толщину, равную $\sqrt{2}$ толщин $M5$
$S$ - источник фотонов
$D1$, $D2$, $D3$, $D4$ - детекторы фотонов
Бирюзовые стрелки - пути фотонов с четным числом отражений
Зеленые стрелки - пути фотонов с нечетным числом отражений
Серые стрелки - пути фотонов уничтоженные интерференцией

В данной схеме совокупность путей $S-D1$ и $S-D2$ представляет собой интерферометр Маха-Цандера, следовательно путь $M6-D2$ уничтожается интерференцией. Пути $M7-D3$ и $M7-D4$ так же уничтожаются интерференцией в силу соотношения фаз фотонов, приходящих на $M7$ от $M3$ и $M4$. Следовательно величины интенсивности фотонов на детекторах должны быть следующими:

$D1$: $1$
$D2$: $0$
$D3$: $0$
$D4$: $0$

Мой вопрос заключается в том, является ли данная оценка для интенсивностей верной? И есть ли в приведенных рассуждениях ошибка?

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
Причина переноса: Наберите все формулы и термы $\TeX$ом.
Инструкции по оформлению формул здесь или здесь (или в этом видеоролике).
См. также тему Что такое карантин, и что нужно делать, чтобы там оказаться.
После исправлений сообщите в теме Сообщение в карантине исправлено, и тогда тема будет возвращена.

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: вернул.

[Munin]

Если сделать зеркала $M3,M4$ абсолютными, то вы изобрели схему, полностью уничтожающую свет. Что-то тут не так.

[warlock66613]

Почему бы и нет? Если источник света - лазер, то схема будет нарушать его работу и подавлять генерацию излучения. Вроде так.Но не в данном случае.

[Xey]

То что отразится $M 3 $ и $M 4 $ окажется на $D 3 $ или $D 4 $ , то что пройдет окажется на $D 1 $ или $D 2 $.
Чтобы конкретнее, надо проследить пути с учетом скачков фазы при отражениях от светоделительных покрытий и при прохождениях через них.
Например, для одной пары интерферирующих на $M 7$ лучей один луч проходит покрытие , а другой отражается от покрытия , а для другой пары наоборот.

[amon]

freeneutron в сообщении #1147713 писал(а):

$U$ - стеклянная пластинка, компенсирующая набег фазы

Кроме компенсации пластинка еще и отражает свет, т.е. она работает еще и как лишнее зеркало.

[AnatolyBa]

freeneutron в сообщении #1147713 писал(а):

Пути $M7-D3$ и $M7-D4$ так же уничтожаются интерференцией в силу соотношения фаз фотонов, приходящих на $M7$ от $M3$ и $M4$.

Вот это следовало бы показать подробнее; с учетом замечания Xey , т. е. с точным учетом фаз.
По моему оба пути не могут уничтожаться одновременно. И фокус тут в том что фазы отразившегося и прошедшего фотона должны быть связаны. Немного об этом сказано в статье Beam splitters в англо-язычной википедии.

[warlock66613]

AnatolyBa в сообщении #1148061 писал(а):

с точным учетом фаз

Да зачем там точный учёт фаз? К пластинке подходят два луча в противофазе (они разным цветом нарисованы). Один отражается, другой нет - получаются синфазные лучи в обоих направлениях, так что в данной схеме даже без точного учёта фаз взаимоуничтожения не будет.

[Xey]

warlock66613 в сообщении #1148068 писал(а):

К пластинке подходят два луча в противофазе (они разным цветом нарисованы). Один отражается, другой нет

Оба подходящих делятся, образуя четыре луча .
Один делится на отраженный и проходящий, другой делится на проходящий и отраженный.
Интерферируют отраженный с проходящим и проходящий с отраженным

[warlock66613]

Xey в сообщении #1148077 писал(а):

Интерферируют отраженный с проходящим и проходящий с отраженным

Ну правильно. Поэтому они и интерферируют в фазе, а не в противофазе.

[freeneutron]

warlock66613 в сообщении #1148079 писал(а):

Xey в сообщении #1148077 писал(а):

Интерферируют отраженный с проходящим и проходящий с отраженным

Ну правильно. Поэтому они и интерферируют в фазе, а не в противофазе.

Отраженный фотон меняет фазу на $\pi$ при отражении от более плотной среды и не меняет фазу при отражении от менее плотной среды. Пластинка $M7$ симметрична. И тут возникает неопределенность, которую можно разрешить. Отраженный фотон либо меняет фазу при отражении от обоих сторон данной пластинки, либо не меняет фазу, при отражении от обоих сторон данной пластинки. Если фотон не меняет фазу, то данная схема работает. Если фотон все же меняет фазу, то работает такая схема:

, которую легко получить путем перемещения двух элементов в исходной схеме. Иными словами, данная неопределенность для исходного вопроса не существенна.

[Xey]

К плоскости светоделения лучи пришли в фазе. При отражениии от покрытия был один скачек фазы при прохождении другой. Мы подрегулировали сдвиг фазы приходящих лучей так, чтобы с учетом этих скачков на одном из выходов с зеркала было гашение.
Вопрос, что будет на втором выходе с зеркала?

[freeneutron]

Xey в сообщении #1148092 писал(а):

К плоскости светоделения лучи пришли в фазе. При отражениии от покрытия был один скачек фазы при прохождении другой. Мы подрегулировали сдвиг фазы приходящих лучей так, чтобы с учетом этих скачков на одном из выходов с зеркала было гашение.
Вопрос, что будет на втором выходе с зеркала?

Скачек фазы происходит только при отражении от более плотной среды
https://www.youtube.com/watch?v=g7gaML06qBs

[Munin]

И что, металл - не более плотная среда, чем стекло?

(Оффтоп)

Ска́чек фазы не происходит вообще. Вот скачо́к фазы - может произойти.