Anzahl der Photonen durch Glas [geschlossen]

Ich bekomme gemischte Informationen über die Gesamtzahl der Photonen, die mit der Lichtübertragung durch Glas verbunden sind. Ich suche keine Prozentsätze und ich habe keine Ausrüstung, um Photonen zu zählen.

Nehmen wir der Einfachheit halber an, Sie strahlen einen Laser, der 1000 Photonen pro Sekunde durch Glas erzeugt. Ich weiß, dass die Reflexion von der Vorderfläche je nach Glasdicke zwischen 0 und 16% liegen kann, aber das sagt mir nicht die Anzahl der Photonen.

Neben den im Glas absorbierten Photonen (hoffentlich minimal) gibt es Diagramme, die die tatsächlichen Photonenzahlen zeigen: (1) Nach dem Durchgang durch das Glas. (2) Zurückreflektiert.

Gibt es Diagramme für unterschiedliche Glasstärken? Könnte beispielsweise eine Lichtquelle mit 1000 Photonen pro Sekunde 656 Photonen durchlassen, 125 reflektieren und die anderen 219 brechen oder absorbieren? Kurz gesagt, werden alle Photonen berücksichtigt? Danke

Das ist ziemlich trivial ... 90% übertragene Leistung bedeutet, dass 90% der Photonen durch das Glas gehen ... wenn Sie religiös daran glauben, dass Photonen kleine Feuerbälle sind, was sie natürlich nicht sind, aber am Ebene Ihrer Frage spielt es keine Rolle. Die Photonenzahl vor und nach dem Glas ergibt sich aus der übertragenen Leistung und so einfach ist das wirklich. Wenn Sie auch die Absorptions- und Reflexionszahlen haben, sollten alle Photonen "berücksichtigt" werden.
Wie auch immer sie aussehen, sie wirken individuell und können erkannt werden. Meine Frage ist also, wenn 1000 Photonen emittiert werden, werden sie alle zwischen den übertragenen, reflektierten und anderen berücksichtigt?
Mit anderen Worten, wenn sich die Glasdicke ändert und die Reflexion von 0 % auf 16 % geht, bedeutet das 16 % der ursprünglichen Lichtquelle oder ist es ein 16/84-Verhältnis zwischen den durch das Glas übertragenen Lichtquellen, wobei die Gesamtzahl nicht gleich 1000 ist?
Photonen sind für Energie, Impuls und Drehimpuls des Lichts verantwortlich, und diese Größen bleiben erhalten. Manchmal, wie in Ihrem trivialen Szenario, kann man das mit einer festen, additiven Anzahl von Photonen erklären und manchmal nicht. Wann man kann und wann nicht, erfordert ein genaues Verständnis dessen, was ein Photon wirklich ist.
Das ist also, wonach ich suche. Jene Zeiten, in denen "man das mit einer festen, additiven Anzahl von Photonen berücksichtigen kann"
Ich weiß nicht, ob es dafür ein triviales Kriterium gibt. Zum Beispiel gehen Sie in Ihrem Glasbeispiel (nun, ich war) davon aus, dass keine Fluoreszenz, perfekt elastische Streuung oder vollständige Absorption vorliegt, mussten die thermischen Spektren vernachlässigen, angenommene nicht radioaktive Materialien usw. Dies sind alles mehr oder weniger gute Annahmen für ein Stück optisches Glas bei Raumtemperatur, wenn wir es mit einem PMT betrachten, mit Ausnahme des Radioaktivitätsstücks. Gewöhnliches optisches Glas hat normalerweise einen ziemlich hohen Kaliumgehalt und ein PMT wird das aufnehmen. :-)
Wenn sich also die Reflexion von 0 auf 16 % ändert, wie wirkt sie sich auf die Übertragung aus? Sind die beiden proportional mit einer Summe, die der Quelle minus der Abtreibung entspricht? Danke
Bei einem "passiven" optischen Material müssen sich transmittierte, reflektierte und absorbierte Energie addieren, ja. Kann dies mit der Photonenzahl ausgedrückt werden? Ja ... bis Sie mit Ihrem Photonenzähler auf "kleine Probleme" wie natürliche Radioaktivität stoßen ... oder Sie tatsächlich gezwungen sind, ehrlich über Thermodynamik zu sein, weil Sie für tiefes IR-Licht empfindlich sind. Sie erwarten eine triviale Antwort auf ein komplexes Strahlungs-Materie-Wechselwirkungsproblem. Das einfachste halbwegs vollständige Modell, das Sie sich ansehen können, sind die Fresnel-Gleichungen mit komplexen Dielektrizitätskonstanten. Von da an wird es nur noch schlimmer.
Alle Photonen werden theoretisch berücksichtigt. Ich sage theoretisch, denn wenn ein Photon aus dem Nichts verschwindet, können wir es nicht wissen und davon ausgehen, dass es absorbiert wurde. Es gibt Grenzen für das, was wir messen können, und sicherlich ist es nur möglich, sagen wir 1000 Photonen im Auge zu behalten, wenn Sie bestimmte Annahmen treffen, wie zum Beispiel, dass Photonen, die zu verschwinden scheinen, vermutlich absorbiert werden.

Antworten (1)

In der Welt der linearen Optik gehen wir davon aus T + R + A = 1 , übertragen, reflektiert, absorbiert. Bei optischem Glas ist die Absorption sehr gering, also eingestellt A = 0 .

Dies führt uns zu dem in den Kommentaren beschriebenen Ergebnis: T = 1 − R .

Ich verwende dies, wenn ich im Labor Quantenoptik mache; Um die Übertragung zu maximieren, verwenden wir (a) feine Optiken, die für die verwendeten Wellenlängen ausgelegt sind, (b) Antireflexionsbeschichtungen, (c) die minimale Anzahl passiver optischer Elemente, die erforderlich sind, um die Arbeit zu erledigen.

Am Ende werden Sie immer einige Photonen verlieren, aber wenn das System für eine große Anzahl von Photonen funktioniert, funktioniert es (meistens) auch für eine kleine Anzahl von Photonen. Dies liegt daran, dass die meisten passiven optischen Geräte als einheitliche Operatoren modelliert werden können und es (normalerweise) keine Rückkopplung in den Laserhohlraum gibt, sodass der experimentelle Hamilton-Operator nicht gestört wird.

Sobald Sie Ihr Experiment eingerichtet haben und ordnungsgemäß funktionieren, können Sie es mit Phasenplatten unterschiedlicher Dicke testen und berichten, ob die Quantenzählung immer noch damit übereinstimmt T = 1 − R Vorhersage.

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