Doppelspaltexperiment mit einem Zirkularpolarisator vor nur einem Spalt in der Welche-Wege-Perspektive?

Was passiert jedoch, wenn man nur einen QWP vor nur einen Schlitz platziert? Wenn man dies in der Perspektive analysieren würde, in welche Richtung Photonen immer noch "beschriftet" sind, dh Photonen, die ohne QWP durch den Spalt gehen, wären linear polarisiert, diejenigen, die mit QWP durch den Spalt gehen, sind zirkular polarisiert und man könnte im Prinzip auf welche Art und Weise Informationen wiederherstellen

Dies ist nicht ganz der Fall. In dieser Situation "beschriften" Sie zwar das Licht, das aus beiden Schlitzen kommt, aber die Beschriftungen sind teilweise mehrdeutig: Es ist möglich, die beiden Beschriftungen teilweise zu unterscheiden, aber nicht vollständig.

Der einfachste Weg, um zu verstehen, warum dies der Fall ist, besteht darin, den einzigen Weg in Betracht zu ziehen, um eindeutig zu bestimmen, ob Licht entlang der gewählten Achse linear polarisiert ist: dh unter Verwendung eines polarisierenden Strahlteilers entlang dieser Achse. Wenn Sie hier mit Licht hereinkommen, das entlang der orthogonalen Achse linear polarisiert ist, wird es vollständig abgelenkt, sodass Sie es vom beabsichtigten Ziel unterscheiden können. Aber was ist mit zirkular polarisiertem Licht? Es besteht effektiv aus einer 50:50-Mischung der beiden linearen Polarisationen, sodass der Strahlteiler es nur halbiert und die Hälfte der Leistung durch jeden der Ausgangsports sendet. So können Sie die beiden teilweise unterscheiden (ein Photon, das aus dem zweiten Port kommt, würde bestätigen, dass dies nicht der Fall istvom linear polarisierten Schlitz), aber Sie können dies nicht die ganze Zeit tun (da ein Photon, das aus dem ersten Port kommt, von jedem Schlitz stammen könnte).

Somit liegt die Situation auf halbem Weg zwischen dem Fall der vollständigen Interferenz (ohne Informationen zur Richtung) und dem Fall der vollständigen Dekohärung (mit vollständiger Information zur Richtung). Es gibt teilweise Richtungsinformationen, also kommt es zu teilweisen Interferenzen: Die Streifen sind vorhanden, aber der Kontrast wird erheblich reduziert.

Wenn ich meinen Code aus dieser Antwort anpasse , sehen die Interferenzmuster für (i) gegenläufige kreisförmige Quellen, (ii) beide auf derselben Achse linear polarisiert und (iii) jeweils eine:

^{Mathematica-Quelle überImport["http://halirutan.github.io/Mathematica-SE-Tools/decode.m"]["https://i.stack.imgur.com/9ewmD.png"]}

Wie Sie sehen können, ist noch eine ganze Menge Interferenz vorhanden. Aber es ist auch wichtig zu beachten, dass die Amplitude der Streifen kleiner ist und dass der Boden der Mulden in der Mitte nicht mehr bis zur Achse reicht, dh es gibt keine vollständige destruktive Interferenz mehr irgendwo auf dem Muster.

Der Polarisationszustand des Lichts, das die beiden Schlitze beleuchtet, sollte berücksichtigt werden. Die Interferenz zwischen den Lichtanteilen, die durch die beiden Schlitze treten, wenn die Polarisation des durch einen der Schlitze tretenden Lichts gedreht wird, führt zu einer räumlichen Modulation des Polarisationszustands der auf dem Schirm detektierten Photonen. Das Muster der Polarisationsmodulation kann einfach durch Summieren der Amplituden von Lichtwellen (einschließlich Polarisation) von den zwei Schlitzen berechnet werden.

Eine Möglichkeit, sich dies vorzustellen, besteht darin, das Konzept der "Photonenwellenfunktion" zu verwenden. Ein Polarisator zerstört effektiv das ursprüngliche Photon und erzeugt eine neue Funktion, sodass die durch die Schlitze passierenden Photonen jetzt nicht mehr kohärent sind, daher der Verlust des Beugungsmusters. Es ist, als hätte man 2 separate Quellen, eine vor jedem Schlitz. Wenn ein Polarisator entfernt wird, ist ein Teil der Photonen, die beide Schlitze passieren, wieder kohärent und das Teilmuster ist sichtbar.