Интерференция фотонов

[Pavia]

realeugene в сообщении #1148282 писал(а):

За счёт чего, тогда, возникает разница между D1 и D2?

PS Не думаю, что ваше утверждение верно. Рассмотрим отражение под малым углом луча с линейной поляризацией, у которой напряженность электрического поля (примерно) перпендикулярна зеркалу. Если бы при таком отражении переворачивалась фаза, то на поверхности зеркала была бы нулевая напряженность электрического поля. А это не так.

Собственно, понятно, как вывести фазовый сдвиг не гугля, и не снимая учебники с полки. Нужно падающую волну разложить на перпендикулярную и на летящую вдоль стенки, после чего перевернуть фазу отраженной перпендикулярно, и просуммировать обратно.

Думаю, в рассматриваемой задаче должен получиться фазовый сдвиг 90 градусов (иначе не было бы эффекта). Тогда D1=1/2, D2=0, D3+D4=1/2

1) Кто сказал что на D1, D2 возникает разница?
2) Свободных электронов в металле достаточно чтобы компенсировать напряженность любого поля. Так что на поверхности 0.
3)

Цитата:

и, после чего перевернуть фазу отраженной перпендикулярно,

Цитата:

Если бы при таком отражении переворачивалась фаза

Эм. А разв эти два утверждения не противоречат друг другу?

[Xey]

Pavia в сообщении #1148461 писал(а):

1) Кто сказал что на D1, D2 возникает разница?

Это факт, результат эксперимента.
На D1 и D2, а также на D3 и D4 интенсивность света находится в противофазе. Любые независимые когерентные лучи, сложенные на любом светоделителе, дают на выходе с этого светоделителя два луча , интенсивность которых находится в противофазе.
Поэтому , не нужно рассматривать всю схему интерферометра, рассмотреть надо сложение лучей на светотроделителе. Светоделителем может быть граница диэлектрик воздух или тонкий слой металла.

С границей диэлектрик воздух (стекло без покрытия) понятно, один луч отражается от более плотной среды (и теряет пол волны), второй от менее плотной и не теряет.
С пленкой металла вклеенной между стеклами не совсем понятно. Видимо надо учесть , что она не бесконечно тонкая и что у нее есть свой показатель преломления . По приведенной выше ссылке показатель преломления серебра 0.1 . Что это значит, что отражается как от менее плотной среды?

[realeugene]

Pavia в сообщении #1148461 писал(а):

2) Свободных электронов в металле достаточно чтобы компенсировать напряженность любого поля. Так что на поверхности 0.

Граничное условие для идеального проводника - перпендикулярность напряженности электрического поля поверхности.

Xey в сообщении #1148502 писал(а):

Видимо надо учесть , что она не бесконечно тонкая и что у нее есть свой показатель преломления . По приведенной выше ссылке показатель преломления серебра 0.1

Насколько я помню, в металлах показатель преломления существенно мнимый.

[Pavia]

Xey

Цитата:

Это факт, результат эксперимента.

Да глупость сказал. Хотел другой вопрос задать.

По моему всё проще. Схема симметричная. При отражение от металла дополнительного набега фазы не происходит. Фаза просто меняет направление.
При прохождении получается набег фазы, но фаза не меняет направление.
Уберём стекло со всей схемы.
Как вы заметили набег зависит от толщины. Но система у нас симметричная. Один луч получает набег на делителе $M5$ другой на $M7$. Считаем что металл имеет всюду одинаковую толщину. Следовательно набег будет одинаков. Отсюда имеем что на детекторах волны окажутся в противофазе.
Но волна утратит монохромотичность.
Сходу форму сигнала не могу описать, надо моделировать. Возможно что это будет незначительная утрата монохромотичности.

[freeneutron]

Pavia в сообщении #1148514 писал(а):

Xey

Цитата:

Это факт, результат эксперимента.

Да глупость сказал. Хотел другой вопрос задать.

По моему всё проще. Схема симметричная. При отражение от металла дополнительного набега фазы не происходит. Фаза просто меняет направление.
При прохождении получается набег фазы, но фаза не меняет направление.
Уберём стекло со всей схемы.
Как вы заметили набег зависит от толщины. Но система у нас симметричная. Один луч получает набег на делителе $M5$ другой на $M7$. Считаем что металл имеет всюду одинаковую толщину. Следовательно набег будет одинаков. Отсюда имеем что на детекторах волны окажутся в противофазе.
Но волна утратит монохромотичность.
Сходу форму сигнала не могу описать, надо моделировать. Возможно что это будет незначительная утрата монохромотичности.

Бог с ней с монохроматичностью. Главный вопрос был про интенсивность фотонов на детекторах.

-- 02.09.2016, 15:47 --

Gleb1964 в сообщении #1148343 писал(а):

То есть для серебра 50/50 будет при толщине не более 7 нм

Длинна волны красного света 600 нм, следовательно набегом фазы в металле можно пренебречь.

[realeugene]

freeneutron в сообщении #1148533 писал(а):

следовательно набегом фазы в металле можно пренебречь.

У мнимой волны нет набега фазы.

[AnatolyBa]

На делительной пластинке сдвиг фаз между отраженным и прошедшим фотоном $\pi/2$ (если пренебречь поглощением). К сожалению, простая картинка когда у отраженного фотона фаза переворачивается, а у прошедшего не меняется здесь не работает. Подробнее можно почитать здесь http://www.pas.rochester.edu/~howell/my ... itter2.pdf
Вот это $\pi/2$ и делает невосможным одновременное гашение лучей на $D3$ и $D4$

[realeugene]

AnatolyBa в сообщении #1148544 писал(а):

На делительной пластинке сдвиг фаз между отраженным и прошедшим фотоном $\pi/2$

Сомневаюсь. Думаю, правы те, кто утверждали, что фаза волны может при отражении от границы раздела только или остаться неизменной, или перевернуться. И при отражении от границы с менее плотной средой она просто не переворачивается.

[AnatolyBa]

Сомневайтесь. Или почитайте статью по ссылке. Или почитайте про beam splitter в википедии. Или посчитайте сами, скажем на очень простой модели делителя луча на тонкой диэлектрической пленке
Но если вы полагаете, что сдвиг фаз, скажем не $\pi/2$ а $\pi$, то действительно можно поиграть фазами входящих фотонов и уничтожить оба луча, т. е нарушить закон сохранения энергии. Это, конечно веселее

[Pavia]

realeugene

realeugene в сообщении #1148552 писал(а):

Сомневаюсь. Думаю, правы те, кто утверждали, что фаза волны может при отражении от границы раздела только или остаться неизменной, или перевернуться. И при отражении от границы с менее плотной средой она просто не переворачивается.

Не сомневайтесь.
https://www.osapublishing.org/oe/fullte ... &id=188740

[AnatolyBa]

Да, вот еще что. Я писал о симметричной делительной пластинке.
Есть еще кубические делители. Они проще в идейном смысле и там формулы Френеля работают без затей.
Но они не симметричны в плане скачков фаз и это надо учитывать

[Pavia]

AnatolyBa

Цитата:

Но если вы полагаете, что сдвиг фаз, скажем не $\pi/2$ а $\pi$, то действительно можно поиграть фазами входящих фотонов и уничтожить оба луча, т. е нарушить закон сохранения энергии.

Немного вас повеселю.
Было бы желание, можно и сделать. Берём переключатель с частотой много больше $4 \cdot 10^{15}$ что больше частоты видимого света. Попеременно, то 100% отражаем, то 100% пропускаем лучи.
Датчик делаем интегрирующий с частотой в 2 раза меньше. Т.е. формула с фазой $\pi$ будет работать. Закон сохранения энергии не нарушается, датчик будет поглощать энергию, но из-за интегратора будет казать что интенсивность 0. Проблема за малом достать такой переключатель и желательно с бесконечной скоростью. Лично я бы взял на его роль Демона Максвела .

[realeugene]

AnatolyBa в сообщении #1148566 писал(а):

Сомневайтесь. Или почитайте статью по ссылке. Или почитайте про beam splitter в википедии. Или посчитайте сами, скажем на очень простой модели делителя луча на тонкой диэлектрической пленке
Но если вы полагаете, что сдвиг фаз, скажем не $\pi/2$ а $\pi$, то действительно можно поиграть фазами входящих фотонов и уничтожить оба луча, т. е нарушить закон сохранения энергии. Это, конечно веселее

Спасибо за совет. Заглянул в Википедию https://en.wikipedia.org/wiki/Beam_splitter Вижу на картинке сдвиг фаз только 0 и пи. И написано, что это согласуется с формулами Френеля. И, разве, в простейших рассматриваемых случаях квантовые фазовые сдвиги не должны быть согласованны с классическими? А в классическом случае, чтобы получить сдвиг фаз для плоских волн, отличный от 0 и пи, нужна реактивность, задерживающая поток энергии на четверть периода волны.

Куда девается энергия в симметричном случае - это вопрос. Пусть, у нас имеется в делителе тонкая полупрозрачная металлическая плёнка между двумя пластинами из одинакового диэлектрика. Очевидно, это симметричный делитель. И на его выходе можно обнулить волны, ничего не отразив обратно. В общем, бред. Или такой делитель отражает и под какими-то иными углами?

[AnatolyBa]

Да, верно, на картинке там только $0$ и $\pi$. Но обратите внимание, это несимметричный, простой делитель. Мне казалось, что у вас на рисунке подразумевается симметричных делитель. Симметричный делитель можно сделать на тонкой диэлектрической пленке. Сдвиг фазы возникает потому, что действуют не только формулы Френеля, но и интерференция на пленке. Грубо говоря, отраженная волна это сумма волн отраженных от передней и задней поверхности пленки. Фаза набегает из-за путешествия света внутри.
Прошу прощения, что не отметил момент симметричности/несимметричности более четко.
Далее, перейдем от картинки к формулам, а именнно $ \varphi _{ad}-\varphi _{bd}+\varphi _{bc}-\varphi _{ac}=\pi $ . Там входные лучи обозначены как $a$ и $b$, выходные как $c$ и $d$. Т. е. $\varphi _{ac}$ и $\varphi _{bd}$ - сдвиги фаз при отражении, $\varphi _{ad}$ и $\varphi _{bc}$ -сдвиги фаз при прохождении. Если предположит симметричность $\varphi _{ac} = \varphi _{bd} = \varphi _{r}$, $\varphi _{ad}= \varphi _{bc} = \varphi _{t}$, то из формулы следует $2 (\varphi _{t}-\varphi _{r})=\pi $. Теперь, надо бы доказать, что симметричный делитель вообще реализуем. Я это проверил (на примере тонкой пленки), но формулы выписывать не буду, слишком громоздко.
Что дальше. Давайте вернемся к вашей схеме. Предположим снизу к вашей делительной пластинке подошел луч с фазой $\varphi_{1}$, пусть это будет вход $a$, слева подошел луч с фазой $\varphi_{2}$ (вход $b$). Наверх (выход $d$) отправятся два луча с фазами $\varphi_{1} + \varphi_{ad}$ и $\varphi_{2} + \varphi_{bd}$, направо (выход $c$) лучи с фазами $\varphi_{1} + \varphi_{ac}$ и $\varphi_{2} + \varphi_{bc}$. Для одновременного гашения нужно $\varphi_{1} + \varphi_{ad}-\varphi_{2} - \varphi_{bd}=\pi$ и $\varphi_{1} + \varphi_{ac} - \varphi_{2} - \varphi_{bc}=\pi$ (можно еще $2\pi n$ добавить, это не меняет дела). А это невозможно в силу вышеприведенной формулы

[Xey]

AnatolyBtp://dxdy.ru/post1148655.html#p1148655]сообщении #1148655[/url] писал(а):

Симметричный делитель можно сделать на тонкой диэлектрической пленке. Сдвиг фазы возникает потому, что действуют не только формулы Френеля, но и интерференция на пленке. Грубо говоря, отраженная волна это сумма волн отраженных от передней и задней поверхности пленки.

По-моему, сумма картинок от двух поверхностей стеклянной пластины даст постоянную засветку.

Как работает диэлектрический делитель понятно. Металлический делитель лучше , широкий спектральный диапазон , меньшая зависимость от поляризации.
Но как он работает ? Он тоже не симметричный, чтобы пойти вверх левый луч отражается от серебра, а нижний проходит через серебро. Как меняется фаза волны, прошедшей 7 нм серебра или отраженной от серебра?