Я продолжаю тему о дремучих предрассудках в современной физике.
Сегодня я решил вынести на всеобщее обсуждение утверждение, что фотоны якобы не взаимодействуют друг с другом. Утверждение это ведет свое происхождение из «Трактата о свете», который Рене Декарт написал в 1634 году.
Рене Декарт, Избранные произведения, Государственное издательство политической литературы, 1950 г., «Трактат о свете», глава XIV «О свойствах света», страница 241:
Основные свойства света следующие: 1) он распространяется во все стороны вокруг тел, называемых светящимися, 2) на всевозможные расстояния, 3) мгновенно, 4) обычно по прямым линиям, называемым лучами света, 5) некоторые из этих лучей, исходя из различных точек, могут собираться в одну и ту же точку или 6) исходя из одной точки, они могут расходиться в различные пункты, 7) исходя из разных точек и направляясь к разным точкам, лучи эти могут пройти через одну и ту же точку, не мешая друг другу, 8) но иногда, когда сила их значительно неравна и превосходство одних над другими в этом отношении очень велико, они могут и мешать друг другу, 9) направление этих лучей может быть изменено посредством отражения или 10) преломления, 11) сила их может быть увеличена или 12) уменьшена различными положениями или качествами материи, передающей эти лучи.
Трактат Декарта обобщает представления о свете, распространенные среди философов в первой половине XVII века, а уже во второй его половине обнаружились существенные расхождения этих представлений с результатами натурных экспериментов.
Утверждение номер три, гласящее, что свет распространяется мгновенно, было опровергнуто в 1676 году, когда датский астроном Оле Рёмер измерил скорость света путем наблюдений за затмениями спутника Юпитера Ио.
Утверждение номер семь было опровергнуто еще раньше: итальянский физик и астроном Франческо Гримальди обнаружил интерференцию света, исходящего от двух щелей в непрозрачном экране («Физическо-математический трактат о свете, цветах и радуге» был опубликован после смерти Гримальди, в 1665 году).
Современное определение:
Интерференция света – перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление обычно характеризуется чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности света. Конкретный вид такого распределения интенсивности света в пространстве или на экране, куда падает свет, называется интерференционной картиной.
Результаты, полученные Рёмером, были довольно спокойно приняты научным сообществом того времени, а вот результаты экспериментов Гримальди были, фактически, проигнорированы. С тех пор прошло больше трехсот лет, но до сих пор физики-теоретики никак не могут понять, что интерференция доказывает взаимодействие лучей между собой!
Взаимодействие это наблюдается, когда лучи идут почти параллельно друг другу, а не тогда, когда они пересекаются под большим углом!
Когда в начале XX века были открыты фотоны, древний предрассудок о свете перекинулся и на них: даже в самых современных учебниках физики можно встретить утверждение, что фотоны между собой не взаимодействуют.
В последнее время активно обсуждаются так называемые «спутанные фотоны», но при этом возможность взаимодействия фотонов теоретики признавать не желают.
Иными словами, памфлет Романа Подольного, опубликованный в журнале «Знание-сила» №9 в 1962 году, до сих пор не теряет своей актуальности:
Луч света представляет собой совокупность фотонов, движущихся в одном направлении.
Фотоны между собой не взаимодействуют?
Правда-правда?
Контрольные эксперименты для проверки данной гипотезы кто-нибудь когда-нибудь где-нибудь проводил?
Зачем экспериментаторы пытаются сталкивать фотоны в лоб или под прямым углом? На конструкцию интерферометров посмотреть и немного головой подумать сложно? Видно же вполне ясно, что фотоны между собой взаимодействуют, когда движутся в одну сторону.
Расхождение светового луча у лазера, создающего монохроматическое поляризованное излучение, намного меньше, чем у лучей, создаваемых обычными прожекторами. Образно выражаясь, когда фотоны движутся толпой, то они сильнее «толкаются локтями», чем тогда, когда движутся дружным строем.
Что будет, если наложить друг на друга лазерные лучи, у которых плоскости поляризации перпендикулярны друг другу? Увеличится расходимость или нет? Влияет ли наличие либо отсутствие поляризации на расходимость?
А если эти лучи испускают разные лазеры, и они немного различаются по длине волны?
А если длины волн различаются сильно, например, при наложении друг на друга лучей красного и зеленого лазеров?
Комментарии
Корпускулярно-волновую теорию света гуглить не пробовали?
Встречный вопрос: своей головой думать не пробовали?
В общем случае фотоны не реагируют друг на друга.
И от угла мало что зависит.
Интерферируют фотоны, выходящие из одного источника. Опа.
Попробуйте заинтерферировать фотоны с одной длинной волны, поляризацией и т.д., пусть абсолютно идентичных, выходящих из разных лазеров. Увы - интерференции не будет.
А вот если разделить один луч на два, тогда и при попадании под большими углами будет интерференционная картина.
а вот и не факт: https://nplus1.ru/news/2022/12/30/over-300-km
Бапский "аргумент"
С первого комента признал собственное поражение. Жыдковасто, г-н ньюхвизик...
А чем не аргумент?
На одного думающего – тысяча не желающих думать: «Так в учебнике написано».
Я и говорю - "аргумент".
Бапский. Т.е. ты слил с первого комента, о чем собственноручно и заявил ))
1. голографические пластинки доказывают, что интерферируют не только фотоны, летящие пучком, но и фотоны, летящие с очень разных направлений- в голографической пластинке интерферируют фотоны, прилетающие под углами от нуля до 90 градусов.
2. расхождения луча у лазера, создающего монохроматическое излучени- очень даже регулируемая шутка, регулируется выходной линзой на любом диодном лазере. от почти нулевого до очень широкого угла, и при этом никаких проблем с интерференцией не наблюдается ни в том, ни в другом случае.
3. перпендикулярно поляризованные фотоны интерферируют ровно так, как должны интерферировать перпендикулярно поляризованные фотоны- складываются вектора напряженностей полей. и это тоже используется в голографии- прям спец.раздел голографии- поляризационная голография.
4. при наложении поляризованных лазерных лучей (а обычные лазерные лучи от СО2 лазера на круглой трубке, например- обычный неполяризованный свет, то есть, содержат колебания с различными поляризациями) ничем не отличаются по расходимости от поляризованных лазерных лучей, генерируемых лазерами на плоских источниках. а лазеры бывают плоско-поляризованные, эллиптически поляризованные, кругополяризованные, неполяризованные и даже бывают радиально поляризованные пучки- в которых поляризация распределена по профилю пучка в радиальном направлении. одинаково расходятся. строго в соответствии с теорией и дифракционным пределом.
5. Если лучи излучают разные лазеры- то эти лучи всегда немного различаются по длине волны. вопрос о технической возможности создания интерференционной картины от двух разных лазеров была дискуссионной до, емнип, 80х годов. Потом с помощью очень точной настройки параметров двух лазеров и их температур удалось создать интерференционную картину от двух независимых источников, и даже статья об этом вышла чуть-ли не в Нейчер. А через полгода те же авторы выпустили опровержение. Дело в том, что интреференционной на тот момент считалась полностью неподвижная картина! то есть, неизменная во времени. И если один монохромный лазер светит на одну и ту же щель- то полосы интерференции будут строго неподвижными всегда. А у авторов эксперимента за полгода картина уплыла. То есть, она казалась интерференционной (в математически строгом смысле определения "интерференционная картина") по началу, но за несколько месяцев выяснилось, что она не строго математически интерференционная. А потом народ подумал, и решил, что нафиг такие жесткие требования- если ползет, но медленно- то все равно считаем интерференционной. Но это все очень тонкие теоретические тонкости, которые никак не отменяют того факта, что лучи от разных лазеров интерферируют, строго согласно теории.
6. Если длины волн отличаются не очень сильно (на проценты)- то тадададамс, с добрым утром, проснитесь! Нобелевские премии 2018 и 2023 годов- как раз за создание фемто и атто-секундных вспышек света на основе использования взаимной интерференции пучков света с немного отличающейся длиной волны. классические биения гармонических колебаний от двух источников- строго согласно теории.
7. Когда физики говорят, что фотоны не взаимодействуют друг с другом- они имеют в виду СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ! то есть, что два фотона никак не меняют свои скорости и импульсы в процессе такого взаимодействия. ВОт электроны взаимодейтсвуют с обменом импульсом и энергией, а фотоны- нет, не обмениваются. Но это не значит, что они вообще никак не влияют друг на друга. Та же интерференция показывает, что эти фотоны перераспределяют локальную вероятность провзаимодейтсвовать с чем-нибудь другим, если летят пачкой и создают интерференцию. разбирайтесь в терминологии аккуратнее, не на уровне младших классов, а хотя бы на уровне первого-второго курса физфака.
8. Если различаются сильно- то и биения становятся сильнее- и это все прекрасно исследовано как раз косвенно упомянутыми мной нобелевскими лауреатами.
9. Физики очень хорошо понимают, что интерференция- это не взаимодейтсвие лучей друг с другом, а это взаимодейтсвие лучей с веществом! она влияет не на распространение лучей, а на их взаимодействие с веществом, это как раз Вы не понимаете, что значит "взаимодейтсвие лучей друг с другом". если лучи взаимодействуют друг с другом- то это значит, что параметры лучей до взаимодейтсвия отличаются от параметров лучей после взаимодейтсвия. А лазерные лучи как угодно Вы их друг с другом пересекайте или скрещивайте- после того, как разойдутся- снова абсолютно такие же, как и до "взаимодействия", а значит- никакого взаимодействия между ними нет, что и наблюдается в экспериментах. разных. всегда.
10. В теории лазерные лучи взаимодействуют через механизм гравитации. луч имеет энергию, тензор энергии-импульса искривляет пространство, в искривленном пространстве другие лучи летят чуть иначе. Но это уже вопросы сильно глубже, чем достижимый уровень дискуссии на АШе.
ЗЫ. изучайте физику настоящим образом. В ней есть мутные места, но совершенно не там, где Вы их ищите.
Мы с Вами идеальная пара. Вы постоянно с апломбом задаете дилетантские вопросы, а я постоянно даю Вам на них внятные развернутые ответы, показывающие Вашу глубочайшую базовую необразованность. :-). потомки по нашей переписке "Диалоги о свете" опубликуют. как краткий сборник с разбором дремучих заблуждений.
Вас читать интереснее, чем оригинальную статью :) Пишите, пожалуйста, ещё!
представляю, что будет, если Вы учебник физики откроете! Там такого интересного- десять томов :-). Курс теоретической физики, Ландау, Лифшиц. Ни одного слова, написанного Ландау, ни одной мысли, сказанной Лифшицем. прекрасный образчик симбиоза в науке и образовании.
Так его надо открыть, другое дело - Вы, научпоп именно таким и должен быть: коротким, ёмким, понятным, интересным и в тему, а не посылом "а не пойти ли Вам в библиотеку!"
Спасибо.
Уважуха! Такую лекцию с утра накатать.
та у мене обед уже :-). за Уралом рано светает.
Спасибо, что боритесь с мракобесием по части физики, а то недоучки у которых физика не "утрамбовывается" в голове рамках "житейской логики" уже достали.
По пункту 10, теоретически, есть ещё обратная аннигиляция, когда пара высокоэнергетических фотонов рождает пару частица-античастица. Может наблюдаться и для оптических фотонов, но при пока недостижимых плотностях энергии. Ну, естественно, всё это описывается не как прямое взаимодействие, а через промежуточные виртуальные частицы.
Берем банальный интерферометр Майкельсона в вакууме, светим в него лазером и разность хода лучей устанавливаем так, чтобы на выходе у нас получился интерференционный минимум - лучей на выходе не будет, если лучи строго соосны и расходимость у них 0. С каким таким веществом прореагировали лучи?
на каком таком выходе? Нарисуйте оптическую схему, при которой интерференция лучей погасит их полностью- у Вас взаимодейтсвие фотонов с веществом будет происходить на разделительном зеркале, и после этого взаимодействия у Вас не будет "исчезнувшего" луча- у Вас будет один усиленный луч и один ослабленный луч, или же у Вас будет инерференционный минимум в одной точке в плоскости окуляра и тут же рядом- интерференционный максимум, но если Вы сдвинете плоскость окуляра- то эти максимумы и минимумы поползут, а в пространстве у Вас всегда будет некоторое распределение плотности вероятности того, что фотон провзаимодейтсвует с чем-нибудь в этой точке, и это распределение вероятности для Вас и выглядит как максимумы и минимумы освещенности. Но это все "на словах". просто попробуйте нарисовать схему, при которой у Вас реализуется предложенное Вами нулевое расхождение лучей и их полуволновая разность хода, учтите дифракционные пределы всякие, радиусы пучков там- у Вас не получится реализовать предложенное Вами взаимоуничтожение пучков, хотя и кажется, что это элементарно. У Вас перераспределение интенсивностей потоков излучения (и свойств самих потоков света!)всегда будет происходить на зеркалах и только на зеркалах. А от интерференции у Вас будет происходить только очень локальное перераспределение интенсивности, которое никак не будет сохраняться для потоков в целом. В общем- рисуйте схему :-)
Если б хотели меня подловить - то ловили бы на лучах Эйри- там я сольюсь, потому что их матанализ не осиливал- идею понимаю, но дискутировать не смогу.
Вот, накидал на коленке. Светоделительный кубик, два уголковых отражателя, триппель-призмы. Если разность хода лямбда пополам, на выходе будет хрен. Сам наблюдал - при хорошей юстировке и коллимации луча на выходе в минимуме луча нет.
Или вот еще вариант: у ЛГН-302, 303 две моды, коаксиальные, с разностью в 640 мГц и ортогональными поляризациями. Ставим пластинку лямбда/4, получаем две моды с круговой поляризацией, которые прекрасно интерферируют, при этом по длине луча будут интерференционные максимумы и минимумы из-за разности длин волн мод. Где там вещество?
ненене. Вы мне сведите в кучку два луча так, чтобы у них разность фаз была лямбда-пополам и чтоб они летели в одном направлении! это Вы мне луч разделили- это я и сам могу. Вы мне их теперь соедините взад!
P.S. опс, а Вы ведь даже и раделить их нормально не смогли! где луч от зеркала, идущий вниз? потеряли?
и там сразу приколы- при отражении от зеркала фаза луча меняется на пипалапам, а при прохождении через него- нет. поэтому когда будете лучи рисовать- учитывайте этот мелкий важный факт.
Там приколы еще круче. В зависимости от напыления кубик (а это светоделительный кубик, а не зеркало) может делить чисто по интенсивности, не трогая поляризацию. А может делить по поляризациям :) Кудесник из КИНАПа всякие разные кубики умел делать :)
Разность хода или сдвиг фазы настраивается сдвигом отражателя. Интерферометр это перемещение и измеряет, собственно говоря.
На фотке интерферометр Хули Пакард с кубиком и триппелем.
Вот, схему нашел. Рисовать лениво :) Только вместо "Linear Polarizer 45" лучше четвертьволновая пластина - интенсивность не теряется.
эта схема лучей в интерферометре не полная. в ней нет отраженного от зеркала возвратного луча вниз. А он должен быть. И если у Вас лучик "ф" окажется полностью скомпенсированным набежавшей разницей фаз на всех этапах- то отраженный вниз лучик окажется как раз таки с полной интенсивностью!
фотоны в красной области условно "выбирают", куда лететь, и если из-за интерференции в детектор летит меньше, то из-за этой же интерференции вниз полетит больше. к точке контакта прилетают фотоны с одной фазой. отраженные синие фазу меняют на pi/2 (потому что зеркало- полупрозрачное! отражение не полное, только часть электрического поля обнуляется, а часть- проходит, и потому сдвиг фазы при отражении от такого зеркала pi/2, а не pi, как при полном отражении). проходящие красные- не меняют, отраженные красные- фазу меняют на pi/2, проходящие красные- не меняют. а итоге имеем два луча, в обоих амплитуды снижены в sqrt(2) раз, в обоих интенсивности снижены в два раза.
если приходят два луча в противофазе строго, то опять же, один отраженный имеет сдвиг на pi+pi/2, второй прошедший- 0, итого на один выход идет два луча со сдвигом в pi*3/2. во второй канал идут лучи с pi+0 и 0+pi/2, опять же получаем два луча равной интенсивности.
если приходят два луча со сдвигом в pi/2, то в один канал идет pi/2+pi/2 , 0+0- итого два луча со сдвигом в pi- полная компенсация, зато во второй канал идут лучи со сдвигами pi/2+0, 0+pi/2, то есть, лучи в фазе, удвоение интенсивности. в любом разе какой бы сдвиг фаз не приходил, часть света идет в один канал, а оставшаяся часть света- идет в другой канал. То есть, если фотоны и взаимодействуют, то есть только одно место, где они это делают- на полупрозрачном зеркале, но они там взаимодействуют и с веществом зеркала, а не друг с другом!
Схема как раз полная. Кубик делит не по интенсивности, а по поляризациям - Polarizing beam-Splitter. Вертикальная поляризация проходит прямо не отражаясь, горизонтальная отражается и уходит вверх. После триппель-призм вертикальная опять проходит, не отражаясь, а горизонтальная опять отражается и они соединяются. Поэтому лучей вниз не будет. Слева вверху легенда, какой значок какую поляризацию обозначает.
И это не "лучик ф", а два луча с вертикальной и горизонтальной поляризациями. В легенде - Both. Для того, чтобы они проинтерферировали, ставят поляризационный фильтр под углом 45 град. Но лучше четвертьволновую пластину.
Фигушки, я плотоядная (с) Там у них ортогональные поляризации и они не интерферируют от слова "совсем". Интерферировать они начинают только после Linear Polarizer 45 или пластины лямбда/4 вместо него.
А что насчет пары коаксиальных лучей из одного лазера? Они еще как интерферируют с выделением разностной частоты 640 МГц.
не сходится. два пучка света с перпендикулярной поляризацией- это то же самое, что один пучок света с поляризацией под 45градусов и амплитудой в sqrt(2) раз больше. интерферируют они строго согласно теории. А в вашей линеарполяризере они взаимодействуют с веществом. и опять повторяю вопрос- Вы когда говорите "интерферируют"- Вы какое-то свое понятие интерференции используете, или общепринятое? общепринято интерферировать разночастотные лучи не могут в принципе, ибо не имеют когерентности. А складываться колебания могут, и всякие огибающие на 640 МГц вполне могут давать, только это не интерференция в физическом смысле, хотя и какое-то своеобразное взаимодействие в бытовом смысле- поэтому Вам тоже повторю- осваивайте термины настоящим образом, а не на уровне детского сада, а на уровне хотя бы первого-второго курса физфака. И если полезли упираться- то делайте это технически грамотно, а не как щас.
А это ничего, что фаза одного из пучков изменяется при движении измерительного триппеля совершенно независимо от фазы опорного пучка?
Ну да. Светят сквозь кубик, отражаются от него. Но друг с другом никак не взаимодействуют - на приемнике будет постоянная засветка независимо от разности фаз.
Каждый из лучей - когерентен, разность фаз в двух разных его точках не зависит от времени. Поэтому им ничто не мешает интеферировать, т.е. изменять амплитуду в зависимости от сдвига фаз между ними. Сложение двух синусоидальных колебаний с разной частотой.
В случае электромагнитных волн сие сложение называется интерференцией :)
После нобелевки за поляризационный кубик, разрушающий закон сохранения энергии, оставьте свои советы при себе :) Технически грамотно я уже сделал, получив пять авторских свидетельств. Причем это не теория, эти устройства реально работали, причем именно так, как диктует физика - сдвиг пол-волны- хрен, сдвиг 0 - свет.
если сдвигаетс фаза перпендикулярно-поляризованных волн, то это абсолютно эквивалентно изменению поляризации на эллиптическую, +45- эллипс-круг-эллипс- -45-эллипс-круг-эллипс-+45 .....
а взаимодействие с веществом происходит в Вашей поляризационной пластинке, в ней фотоны выбирают- провзаимодействовать с веществом или изменить поляризацию и лететь дальше. на выходе из пластинки фотоны опять больше ни с чем не взаимодейтсвуют. Хотя это и выглядит снаружи как взаимодейсвтие волн и их наложение друг на друга с перераспределением энергии по пространству. Но это квантовые частицы, они не локальны, их энергия не сосредоточена в одной точке, и меняется не энергия и траектория, а меняется вероятность этой частицы-фотона провзаимодействовать с другой частицой вещества в этой отдельно взятой точке пространства. Фотоны не взаимодействуют друг с другом, но физические проявления большого ансамбля фотонов выглядят так, как будто они все-таки взаимодействуют, это кажется, и довольно сложно понять, что это именно кажется.
Кстати, доказуха экспериментальная. Берем вертикально поляризованный пучок. Ставим пластинку на 90% и смотрим- на выходе темнота. Ставим две пластинки по 45%, так, чтоб в сумме тоже было 90%. Если у фотонов есть фиксированная поляризация, не меняющаяся при пролете пластинки, то на выходе будет ноль. А если фотоны как-то странно могут поляризацию менять- то на выходе будет не ноль. :-). это ж классический эксперимент, который показывает квантовые свойства и их суперпозицию- поляризация как раз квантовое свойство и имеет суперпозицию. И теперь вопрос- так где все-таки складываются пучки, где взаимодействуют фотоны- в самой пластинке с веществом, или после выхода из пластинки друг с другом?
Нет. Не эквивалентно. Берем поляризатор и отделяем один пучок от другого. Легко и просто. Пучки с ортогональными поляризациями не интерферируют и не образуют суммирующего колебания. Нет его там, понимаете? Есть два отдельных коаксиальных пучка с двумя ортогональными линейными поляризациями. Поэтому - нихера не эквивалентно.
Поляризационная пластинка - это фильтр. Который пропускает свет только определенной поляризации. Фотоны ничего не выбирают и выбирать не могут. И тем более не могут изменять поляризацию сами по себе. Это бред.
Отличная доказуха. Но вы уж там как-нибудь определись, могут ли фотоны что-то там выбирать и менять поляризацию, или таки не могут. А то полный плюрализм мнений в отдельно взятой голове.
И поляризационный фильтр обычно именуется фильтром или поляризатором. Пластинки - это фазовые, лямбда пополам и прочие. Если мы про термины и определения.
это не просто фильтр. поляризация- это не классическое свойство. 0% поляризованный свет не проходит 90% пластинку. Но проходит, если сначала его пропустить через 45% пластинку, а потом- через 90% пластинку. если пластинка- это просто фильтр, то такого быть не может- через 45% пластинку должны не пройти вообще ни одного 0% фотона. А через нее проходит половина. Но если через нее проходит половина фотонов, то ведь эта половина должа остаться с 0% поляризацией, и потом все равно должна погаснуть полностью на 90% пластинке? а нет, через 90% пластинку проходит еще раз половина фотонов, и они потом имеют 90% поляризацию. Но ведь таких фотонов вообще нет в нашей системе, откуда взялись? :-)
Квантовая физика- она даже для простых фотонов не такая простая, как хочется. А интерференция волн- это классическое явление! не надо классические явления тупо в лоб натягивать на квантовые системы- ерунда получается.
Блин. Нарисуйте вектор Е. Нарисуйте ось поляризации фильтра. Через фильтр пройдет столько света, чему равен косинус угла между ними. При этом поляризация прошедшего света будет совпадать с осью поляризации фильтра. Все.
cos(90) = 0, поэтому при угле в 90 град не пройдет ничего. cos(45) = корень из двух пополам и поляризация на выходе уже 45. Попадая на пластинку 90, из нее выйдет еще раз корень из двух пополам, или 1/2 исходного, но с поляризацией уже 90 град.
Здесь банальная волновая физика. Веревочка и фильтр в виде щели ведет себя точно так же, как поляризованный свет и поляризатор. Не надо усложнять то, что объясняется гораздо проще. Бритва Оккама негодует.
так фотоны поворачивают свою поляризацию, или нет? сначала Вы говорите, что она у них поляризация свыше данная, а теперь вот- опа, и классическая физика, вращение поляризации совершенно понятное. И еще раз Вам напоминаю- теория электромагнетизма с классческими волнами не описывает свет! потому что классические волны не могут излучаться и поглощаться порциями, а свет- определенно делает это именно порциями- фотоэффект, излучение черного тела, спектры поглощения и линии Бальмера не могут быть объяснены классической теорией электромагнетизма. Именно из-за них и родилась квантовая теория электромагнетизма, КЭД. Это не из-за желания усложнить что-то там, это из необходимости максимально просто объяснить то, что есть!
И еще- если у Вас банальная волновая физика- то поляризованные колебания складываются! 0+90 дает семейство эллиптически поляризованных волн в зависимости от сдвига фазы. Если сдвиг фазы разный плавающий- то дает поток волн с различной эллиптической поляризацеий, включая вырожденные случаи +-45%. А Вы тут надысь утверждали, что в таком потоке есть только 0 и 90, и никакого сложения поляризаций вообще не наблюдается. :-) противоречие в Ваших рассуждениях вижу я, однако.
Поляризационные пластинки специально используют для объясенния "парадоксов" с квантовыми свойствами- что в классической физике их работа понятна полность, а вот в квантовой- она совсем не очевидная. детский сад, уже третья четверть.
Что-то, сдается, мне, на пи. Пришла амплитуда 1, ушла от зеркала -1.
это если от нормального зеркала. А если от полупрозрачного- то там немножко меняется- амплитуда E на поверхности зеркала не обнуляется строго, и сдвиг фазы будет не pi, а pi/2. там же отражение не строго назад, а под 90градусов, и отраженный луч меняет направление на 90градусов, а прошедший - не меняет направления. смена на -1 при отражении строго назад, а у нас- не строго. и не полное зеркало.
То, есть, эти 90 - скорее, пространственный эффект?
Забавно, не сталкивался в радиотехнике с таким. Отраженая волна либо перебрасывает фазу на 180, при отражении от металла, или более плотной среды, либо не перебрасывает, при отражении от менее плотной (с меньшей эпсилон).
это вообще прикольная неочевидная такая физическая задачка. Ее в олимпиадах часто ставят, как проверку- может ли испытуемый из базовых принципов решить задачу, или он выводы помнит, но причин этих выводов- не понимает.
Переброс фазы нужен, чтобы сохранить направление движения волны при отражении от проводящей среды. потому что в металле на границе контакта напряженность магнитного поля не должна меняться, а напряженность электрического поля должна обнулиться, а вектора E,H,v должны образовывать правую тройку и в отраженной волне, и в преломленной. Но если среда не проводящая, то обнуление Е не обязательно, и неизменность Н- не обязательна. А раз при отраженни от полупрозрачного зеркала есть преломленная волна- то определенно Е не обнуляется и определенно Н не остается постоянной. А значит вывод об обязательном перекидывании фазы- перестает быть гарантированным. и приходится рисовать картинки- под каким углом отражение, под каким углом преломление, куда пошли какие волны и где там сохранение энергии спрятано. поэтому полупрозрачное зеркало в делителе ведет себя не так, как перпендикулярное и/или полное зеркало.
А на выходе я что вам свел? Там два луча - горизонтальный от правого отражателя и отраженный вертикальный от верхнего отражателя. Разность хода я вам сделаю любую, двигая правый отражатель влево-вправо.
Если что, я занимался разработкой и изготовление лазерных интерферометров. Соавтор 5 изобретений в этой области.
Луч, идущий вниз, нам не интересен. Кроме того, кубик может делить не по интенсивности, а по поляризации - горизонтальную пропускать, вертикальную отражать. На вход следует подавать луч с поляризацией 45 град к горизонту. На выходе ставим пластину лямбда/4 чтобы проинтеферирповало. А еще лучше - лямбда/8, чтобы убрать оптический клин, но там все хитрее. :)
Вы мне хотите доказать, что фотоны взаимодействуют друг с другом, так? а я Вам говорю, что они- фотоны, взаимодействовали с веществом полупрозрачного зеркала, и только в тот момент, когда выбирали- куда от этого зеркала лететь- в детектор, или во второй канал. После этого они опять ни с чем больше не взаимодействуют, и друг с другом тоже не взаимодействуют. Опять же, в том смысле, в котором "взаимодействие" понимается в физике- то есть, в смысле силового воздействия друг на друга, выражающемся в смене импульса и/или энергии.
Я вам пытаюсь объяснить, что два потока фотонов взаимодействуют сами по себе, в результате чего возникает интерференция. Это вот такой объективный факт.
А я вам говорю, что там нет второго канала. Если у луча вертикальная поляризация - он проходит, не отражаясь. Если горизонтальная - отражается. Без вариантов. И если разность хода у них лямбда пополам, то на приемнике (Detector) будет хрен.
тогда Вам к пяти изобретениям надо нобелевку добавить, Вы только что экспериментально сломали закон сохранения энергии- у Вас два луча в прибор вошли, а из него не вышли, и при этом внутри нигде не поглотились. Сами не видите?
Зачем мне нобелевка? По этой схеме работает куча интерферометров - наш, Hewlett-Packard, Carl Zeiss. Такая схема снижает потери за счет устранения второго луча - вся интенсивность идет на приемник. Это увеличивает возможную длину измерения за счет улучшения отношения сигнал/шум.
Да, схемка на Нобелевку - от Hewlett-Packard. Лазер там гелий-неоновый с длиной волны около 0,63 мкм на эффекте Зеемана, дает два луча с разностью частот около 2 МГц с ортогональными поляризациями. А далее по схеме. Если двигать измерительный триппель, то при разности хода лямбда/2 на фотоприемнике хрен ночевал. Опорный (неподвижный) триппель прикручен сверху на светоделительный кубик.
и еще. Вы очень может быть и хороший изобретатель и соавтор изобретений, но только это не мешает Вам демонстрировать непонимание базовых физических концепций.
а луч, идущий вниз- нам как раз в рамках данной дискуссии и интересен! потому что этот луч показывает нам, куда пошли "исчезнувшие" в Вашем луче фотоны, и однозначно позволяет определить место, где произошел выбор, куда этим фотонам лететь, а значит и место, где они с чем-то взаимодействовали. И место это- это как раз полупрозрачное зеркало, где осуществлялось сложение лучей, ходивших по разным плечам интерферометра. И взаимодействовали фотоны там только с веществом этого зеркала. А друг с другом- не взаимодействовали, хотя Вам и кажется, что раз волны складываются- то значит фотоны взаимодействуют.
В третий раз - на поляризационном кубике луча, идущего вниз, нет. Совсем нет. В силу базовых физических концепций, таких, как поляризация света.
Не полупрозрачное, а поляризационное зеркало. Вы не поверите, но такое физически существует и довольно просто изготавливается.
Вы две схемы рисовали, одна с поляризацией, а другая- без. В вашей поляризационной без нижнего канала из кубика выходит никак не скомпенсированный луч с какой-то поляризацией- однозначно не вертикальной, и однозначно не горизонтально, а или круговой, или эллиптической, или +-45 плоская. Взаимодействие фотонов с веществом идет в поляризационной пластинке, раз, и на делительном зеркале- два. Именно там фотоны взаимодействуют с веществом и выбирают- с какой поляризацией и как дальше лететь. Не друг с другом взаимодейтсвуют в промежутках между кубиком и пластинкой, а с веществом взаимодействуют в кубике и в пластинке. и ЗСЭ выполняется, потому что темный выходной луч получается когда все фотоны выбирают поглотиться в пластинке. А это бывает тогда, когда на +45% пластинку прилетает от зеркала плоско-поляризованные фотоны -45%. Именно поэтому пластинка +45% не эквивалентна, например, двум по +22,5%- потому что фотоны меняют поляризацию внутри пластинки, взаимодействуют с ее веществом!
Вот эта схема. Во второй раз пишу - слева вверху на схеме - легенда.
/ - это лучи с поляризацией в 45 град к горизонтали
квадратик - горизонтальная поляризация
| - вертикальная поляризация.
"ф" - два луча с вертикальной и горизонтальной поляризациями
Что тут непонятно? Вот, специально для вас цветными кружками выделил обозначения. Уже не знаю, как объяснить элементарные вещи.
В третий раз: на "делительном зеркале", а точнее светоделительном кубике, мы имеем два луча с ортогональными поляризациями, которые не интерферируют! Вот хоть убейся - не интерферируют!
Лучи интерферируют после поляризатора, где имеют одинаковую поляризацию.
Фотон ничего выбирать не может. Она ему дается свыше.
Да ты шо?! (с) А это ничего, что сие взаимодействие, интерференция, будет распространяться после поляризатора на всю длину луча, пока длина когерентности не кончится? :)))
Сходите за нобелевкой. "Фотоны выбирают". Ржал в голос. А когда у меня по проводу идет синусоидальный ток и я туда с целью получения биений подмешиваю другой синусоидальный ток, то в определенные периоды времени все электроны решают самоубиться, видимо. :))))
Таких фотонов там нет и быть не может. На последний поляризатор 45 прилетают фотоны или с вертикальной, или с горизонтальной поляризацией. Все.
Разумеется, взаимодействуют. И меняют поляризацию. И только после этого интерферируют, когда угол между поляризациями становится отличным от 90 град. На самом деле поляризатор еще и снижает интенсивность, пропуская энергию, равную проекции вектора Е на ось поляризации фильтра. Таким образом, как я уже писал, от каждого из лучей на выходном поляризаторе останется cos(45) ~= 0,71 или 71%. Если же использовать четвертьволновую пластинку вместо поляризатора, останется все 100%.
А фильтры ваши, да, не эквивалентны. cos(22,5)*cos(22.5)~=0.76.
напоминаю Вам, что если взять целиком вертикально поляризованный (пусть это будет 0%) свыше свет, и пропустить через поляризационную пластинку на 90%- то он ее не пройдет. А если взять две пластинки- сначала на 45%, а потом- на 90%- то на выход попадет четверть интенсивности и это будет поток, поляризованный под 90%. Вопрос- если поляризация была дана фотонам свыше, и они изначально все имели поляризацию в 0% (потому что не проходили через 90% пластинку вообще)- то кто там свыше перекрестил их и когда так, что на выходе втрой системы получилось целая четверть исходного потока с повернутой поляризацией?
совершенно ничего. Потому что свойства фотонов не меняются на всей этой длине когерентности. Меняется результат воздействия группы близко летящих фотонов на вещество- это совершенно другое.
Понимаете, когда левый боксер бьет в голову- голова отлетает вправо, а когда правый боксер бьет в глову- голова отлетает влево. Но если оба боксера бьют в голову одновременно- голова остается неподвижной. Можно ли из этого сделать вывод, что когда два боксера стоят рядом- они полностью обессиливают и становятся беспомощными? нет, боксеры остаются абсолютно неизменными, меняется результат их взаимодействия с головой. Так и с фотонами при интерференции.
возьмите поток строго вертикальных фотонов, и пустите его на 45% пластинку. Откуда на выходе 45% пластинки появляется выходной луч с 45% поляризацией? Как появляется кругополяризованный свет, когда проходит четверть-волновую пластинку исландского шпата, и куда исчезает кругополяризованный свет, когда проходит вторую пластинку исландского шпата? если есть поток фотонов с перпендикулярной поляризацией- то в нем есть кванты всех поляризаций вообще. Ну потому что поляризация- это квантовое свойство, оно никогда не бывает фиксированным- как спин- на какую ось не спроецируй- везде 1/2, детский сад какой-то, основы квантовой физики для новичков и старперов.
и интерферируют разнополяризованные фотоны строго точно в согласии с теорией. Просто четких и ярких максимумов и минимумов при такой интерференции не предполагается- ортогональные компоненты не влияют на квадрат амплитуды- он остается постоянным! но это тоже интерференция волн, так-то. продолжение детского сада, вторая четверть.
на свою же картинку посмотрите- у Вас там на входе поляризация от лазера 45%, а разделяется на 0 и 90. откуда из 45% поляризованных фотонов взялись 0 и 90 поляризованные? а потом они у Вас сливаются, но почему-то вместо эллиптически поляризованного излучения у Вас на картинке стоит "ф"- "both". а потом проходит 45% пластинку и опять ни эллиптической, ни 0+90 поляризации, а 45% остается, откуда взялись 45%, если у Вас после поляризационного кубика таких в потоке вообще не было ни одного? А если квантовую физику почитать повнимательней- то там все понятно и просто. поляризация- квантовое свойство, в потоке ее измерять- вероятностный процесс, поляризационная пластинка- меняет свойства потока, на выходе пластинки- другой поток, с другой поляризацией, но все равно квантовой, и опять ее проекция на разные направления- вероятностный процесс- вот и возникают в 45% потоке 0% кванты. :-)
Ну за что мне это? Почему я должен объяснять очевидные вещи?!
Поляризация дается фотонам поляризационным фильтром. Для фотонов это свыше. Сам фотон изменить поляризацию не в состоянии. Рассматриваем свет как волну, ге вектор Е совпадает с поляризацией. тогда при угле между вектором Е и направлением оси поляризации фильтра, отличным от 90 град, появляется проекция вектора Е на ось поляризации. И света через фильтр пройдет столько, сколько упало, умноженное на косинус угла между вектором и осью. Косинус 90 градусов == 0, поэтому при таком угле не проходит ничего. При угле 0 град. косинус равен 1 и пройдет весь свет. Если угол 45 град, то косинус - корень из двух пополам. Две пластинки по 45 градусов - корень из двух пополам в квадрате, или 1/2. Вот изящное и понятное ообъяснение с точки зрения волновой теории. Рассматривайте свет как веревочку, которая колеблется поперечно в плоскости поляризации. А поляризатор - как много параллельных щелей шириной с веревочку. И все.
О, Господи.
Нет перераспределения интенсивности - нет интерференции. Простейшая логика.
Да. Вектор Е под 45 град. на кубике имеет проекции на оси 0 и 90 градусов, соответственно делится. Свет тут волна. Забудьте про фотоны.
В 10 раз: ортогонально поляризованные пучки - НЕ ИНТЕРФЕРИРУЮТ. Вот и Хьюлетт-Паккард считает так же. Поэтому - Both, а не эллиптическая поляризация.
потому что поляризатор пропустит только проекции векторов Е на свою ось поляризации. А она у него одна, поэтому на выходе будет излучение, поляризация которого совпадает с осью поляризатора. И они начнут интерферировать. А можно поставить пластину лямбда/4, закрутить у обоих пучков поляризацию в круг и опять-таки получить интерференцию, не теряя интенсивности на поляризаторе.
Да, все, что я пишу, проверено мной лично на практике. Оно работает именно так, как нарисовано. У меня, у Хьюлетта, у Карл Цейсса. У всех работает.
А если не лохматить бабушку, то можно все указанные явления описать с точки зрения волновой теории, не привлекая корпускулярную.
конечно можно все эти явления описать исключительно в рамках классической электродинамики, с этим никто и не спорит- что для конктретно Вашего примера классических представлений достаточно. Автор-то задавал вопросы про фотоны- то есть, в явном виде про квантовую физику спрашивал! :-)
Вы вот когда Вам удобно- прям дословно цитируете определения, а когда неудобно- кусочки только выделяете. На границы применимости теорий не обращаете внимания, на поляризацию фотонов смотрите когда вам удобно- так, а когда не удобно- эдак. Вам прям так хочется доказать свою правоту? ну так держите - убедили, верю. не интерферируют, фотоны взаимодейтсвуют друг с другом. Вам- верю. никому другому не верю, а Вам- конкретно здесь- да.
Можно ли это понимать, если очень грубо, так, что выходит два фотона, условно говоря, один "в фазе", второй "в противофазе" и на всей длине луча они находятся в одной точке в пространстве в один момент и потому они и не регистрируются? Короче, это не обязательно означает, что проинтерферировавшие фотоны исчезли, на мой взгляд.
Страницы