Чудеса поляризации

[arseniiv]

В фейнмановских лекциях приведён такой эксперимент: на пути поляризованного света ставится поляризатор так, чтобы он его максимально не пропускал, а потом между ним и источником света ставится такой же поляризатор, повёрнутый на $\pi/4 + \pi n$. Почему-то при этом свет начинает частично проходить через первый поляризатор.
Сам не могу додуматься, что же происходит. Какие-то волновые эффекты?

-- Ср авг 18, 2010 19:45:44 --

И при том свет частично проходит вообще при всех углах между поляризаторами, кроме $\pi n$.

-- Ср авг 18, 2010 20:00:47 --

Но это, конечно, при объяснении первого не так важно, потому что более-менее естественно.

[rotozeev]

Наверное, ключевые слова здесь: матрица плотности, которая описывает поляризацию света.

[arseniiv]

И что с ней делать? Там можно обойтись и без КМ, раз это предлагается разрешить раньше глав о КМ.

[_hum_]

А если так.
Считаем, что вектор напряженности исходной световой волны колеблется по вертикали, а поляризатор пропускает только горизонтальные составляющие.
Представим исходную световую волну в виде суперпозиции двух, вектора напряженности которых синфазно колеблются под уголом Pi/4 и -Pi/4 к вертикали.
Через поляризатор у каждой из этих волн пройдет только горизонтальная составляющая. Сумма этих горизонтальных составляющих (в силу их равенства по модулю и противоположной направленности) даст в результате нуль - на выходе света не будет.
Теперь поставим второй поляризатор, который пропускает только поляризованные под уголм Pi/4 волны. В этом случае через первый поляризатор пройдет только одна волна, через второй - ее горизонтальная составляющая. Итог: появится свет.

[arseniiv]

Наверно, это правильное объяснение.

[nestoklon]

arseniiv в сообщении #345226 писал(а):

И что с ней делать? Там можно обойтись и без КМ, раз это предлагается разрешить раньше глав о КМ.

Матрица плотности -- это не обязательно кванты. Это просто более прозрачный и единообразный подход к параметрам Стокса. Называть это матрицей плотности для света намного понятнее, к тому же помогает лучше понимать кванты в дальнейшем.

[rotozeev]

_hum_ в сообщении #345250 писал(а):

А если так.
Считаем, что вектор напряженности исходной световой волны колеблется по вертикали, а поляризатор пропускает только горизонтальные составляющие.
Представим исходную световую волну в виде суперпозиции двух, вектора напряженности которых синфазно колеблются под уголом Pi/4 и -Pi/4 к вертикали.

Физично. А будет ли ответ не зависимым от того, какой угол мы возьмем? Ведь мы можем взять не обязательно углы Pi/4 и -Pi/4, а например Pi/27 и -Pi/27 при этом изменив амплитуду, что бы вертикальная составляющая оставалась неизменной, а сумма горизонтальных составляющих по прежнему = 0.

[Xey]

rotozeev в сообщении #345349 писал(а):

Физично.

Это формальное объяснение работы поляроида -он пропускает проекцию электрического вектора на направление своего пропускания. (Свет не проходит только в случае их перпендикулярности , в остальных ослабляется и меняет плоскость колебаний. Можно ставить последовательно несколько поляроидов и повернуть плоскость поляризации на несколько оборотов.)

А физика в том, почему поворачиваются плоскости поляризации фотонов после поляроида.

[spyphy]

Xey в сообщении #345353 писал(а):

А физика в том, почему поворачиваются плоскости поляризации фотонов после поляроида.

Да, все так. Здесь работает постулат измерения в квантовой механике. Опыт подробно описан в работе Риффел Э., Полак В. Основы квантовых вычислений // Квантовые компьютеры и квантовые вычисления, № 1, 2000

[AlexNew]

в КМ есть постулаты которые работают но не дают интерпретацию явлению, с таким же успехом можно просто записать формулу Малуса и сказать мол вот по ней надо считать.
С "физической точки зрения" наверное можно посмотреть на этот эксперимент как на переизлучение фотонов молекулами поляризатора, в результате чего и теряется информация о его изначальной поляризации.

(ждем коментариев )

[Xey]

AlexNew в сообщении #346370 писал(а):

С "физической точки зрения" наверное можно посмотреть на этот эксперимент как на переизлучение фотонов молекулами поляризатора, в результате чего и теряется информация о его изначальной поляризации.

При переизлучении испускается такой же фотон, но с задержкой. А здесь, с другой поляризацией?
Надо бы учитывать и то, что механизмы работы поляризатора разные, (на отражении, на двойном лучепреломлении, дихроичные)

[AlexNew]

Xey писал(а):

Надо бы учитывать и то, что механизмы работы поляризатора разные, (на отражении, на двойном лучепреломлении, дихроичные)

это не важно, свет это волна, и "переизлучение" определяется коллективным поведением всех этих атомов входящих в систему поляризатора.
Если поляризатор работает с волновой точки зрения то он будет работать и с квантовой, другое дело что при квантовом описании от всех подобных деталей абстрогируются.

Xey писал(а):

При переизлучении испускается такой же фотон, но с задержкой. А здесь, с другой поляризацией?

и да и нет, обычно "переизлучается" точно такойже фотон, но с задержкой, например коэфициент преломления различный для разных материалов (соответственна и фазавоя скорость/ задержка разная).
В поляризаторе на волну фотона накладывается определенное ограничение на поляризацию.

Например рассмотрим поляризатор основанный на кристале с 2х лучепреломлением,
(далее следует очень не аккуратное описание, потому как нет время писать аккуратно : )
пусть на кристалл падает линейно поляризовануй свет, он раскачает электроные облока молекук кристалла.
Можно эти колебания разложить как проекции на оптические оси кристала, у каждой волны будет своя скорость, так как молекулы имеют разную жесткость для различных осей.
Таким образом из одной линейной поляризашии света на выходе мы получаем комбинация из 2х линейных поляризаций, одна из которых убирается.
Тоесть фактически кристалл не фильтрует по поляризации а просто ее поворачевает.
Тогда все сходится, можно КМ не превлекать.

[AlexNew]

Кстати мое описание совподает и с КМ описанием, фактически мы раскладываем начальное состояние по состояниям прибора (осям кристалла) и на выходе мы реально! получаем линейную комбинацию этих состояний. В нашем эксперементе одна из проекций убирается в поляризаторе, а вторая благополучно продолжает путь до следующего прибора (поляризатора). Таким образом свет теряет память о своем состоянии до входа в поляризатор.
(слово переизлучается не совсем наверное верное, но позволяет понять суть)

Получилось вполне классическое обьяснение эксперимента, или если угодно интерпритация квант. постулата измерения.

Интуиция дает сбой в этой проблеме потому что мы считаем поляризацию света заданной изначально, хотя очевидно что после прохождения поляризатора она будет изменяться "поворачиваться".

[Xey]

AlexNew в сообщении #346609 писал(а):

Интуиция дает сбой в этой проблеме

Да , выходит, что одиночный фотон разложится на составляющие и пройдет одна из них.

[AlexNew]

С интуицией полный порядок если не делать ошибок в рассуждениях.
Одиничный фотон наблюдается только при поглащении, а так он вполне нормально себя чувствует проходя через 2 отверстия в экране сразу, например. Во всяком случае с точки зрения КМ ему положено раскладываться : ), а с точки зрения классической физике нам вовсе не нужно пользоваться таким понятием как одиночный фотон, чтобы оно не значило.