Interferenz von polarisiertem Licht

Question

Interferenz von polarisiertem Licht

Optik
Physik
Interferenz
Polarisation
elektromagnetische Strahlung

Benutzer1836

Stört polarisiertes Licht?

gigacyan

Ja tut es. Könnten Sie konkreter werden, warum glauben Sie, dass dies nicht der Fall wäre?

Kostja

Die Frage ist unklar, kann aber nützlich sein. Denken Sie nicht, dass Sie schließen müssen - stimmen Sie einfach ab.

Tobias Kenzler

@Kostya: Das Problem ist, wenn Sie ablehnen, kehren Sie tatsächlich zum Nichtstimmen zurück, wenn die Frage verbessert wird? Ich denke, eine geschlossene Frage wird eher "rehabilitiert"

Antworten (5)

Interferenz von polarisiertem Licht

Ja tut es. Könnten Sie konkreter werden, warum glauben Sie, dass dies nicht der Fall wäre?
Die Frage ist unklar, kann aber nützlich sein. Denken Sie nicht, dass Sie schließen müssen - stimmen Sie einfach ab.
@Kostya: Das Problem ist, wenn Sie ablehnen, kehren Sie tatsächlich zum Nichtstimmen zurück, wenn die Frage verbessert wird? Ich denke, eine geschlossene Frage wird eher "rehabilitiert"

Kostja · Answer 1

Lassen Sie uns etwas rechnen, um nicht unbegründet zu sein.

1. Senkrechte Polarisationen.

Erste Welle $E_{1x} = E_0\,\cos\omega t$ , zweite Welle $E_{2y} = E_0\,\cos(\omega t+\Delta)$ . Hier $\Delta$ ist eine Phasendifferenz zwischen Wellen.

Gesamtfeld:

\vec{E} = E_{0} (\vec{ich} \cos ω t + \vec{j} \cos (ω t + Δ)) .

$\vec{E} = E_0\left(\vec{i}\cos\omega t+\vec{j}\cos(\omega t+\Delta)\right).$

Intensität:

{ich}_{⊥} \sim ⟨ | \vec{E} |^{2} ⟩ = E_{0}^{2} ⟨ \cos^{2} ω t + \cos^{2} (ω t + Δ) ⟩,

$I_\perp\sim \langle|\vec{E}|^2\rangle = E_0^2\langle\cos^2\omega t+\cos^2(\omega t+\Delta)\rangle,$
wo der Durchschnitt definiert ist als

⟨ f (t) ⟩ = \frac{1}{T} \int_{0}^{T} d t f (t)

$\langle f(t)\rangle = \frac{1}{T}\int_0^{T}\,dt\,f(t)$ (so dass

⟨ \cos^{2} (ω t + Δ) ⟩ = \frac{1}{2}

$\langle \cos^2(\omega t+\Delta)\rangle = \frac{1}{2}$ für alle

Δ

$\Delta$ ).

Endlich haben wir $I_\perp\sim E_0^2$ , die unabhängig von der Phasendifferenz zwischen den Wellen ist.

2. Parallele Polarisationen.

Erste Welle $E_{1x} = E_0\,\cos\omega t$ ,zweite Welle $E_{2x} = E_0\,\cos(\omega t+\Delta)$ .

Gesamtfeld:

\vec{E} = \vec{ich} E_{0} (\cos ω t + \cos (ω t + Δ)) .

$\vec{E} = \vec{i}E_0\left(\cos\omega t+\cos(\omega t+\Delta)\right).$

Intensität:

{ich}_{∥} \sim E_{0}^{2} ⟨ \cos^{2} ω t + 2 \cos ω t \cos (ω t + Δ) + \cos^{2} (ω t + Δ) ⟩ = E_{0}^{2} (1 + \cos Δ),

$I_\parallel\sim E_0^2\langle\cos^2\omega t+2\cos\omega t\cos(\omega t+\Delta)+\cos^2(\omega t+\Delta)\rangle=E_0^2(1+\cos\Delta),$ was schön von der Phasenverschiebung zwischen den Wellen abhängt.

Schöne Art, dies zu erklären, definitiv gründlicher als meine Antwort.
Einverstanden, +1 für Inhalt und Stil. (kleiner Tippfehler in der ersten Zeile: "no t to be unsubstantiated")
Vielen Dank für Ihr Feedback! Durch meine Antwort sollte als Fortsetzung von @Colin K angesehen werden.
Kostya, wenn Sie zwei senkrechte Felder hinzufügen, denken Sie, dass Sie eine Interferenz betrachten? Jede Interferenz besteht per Definition aus der gleichen Polarisation! Sie betrachten ein Einarm-Interferometer!
Das hat er gesagt, und er hat auch erklärt, warum das so ist.
Ich würde +1 geben, wenn Sie die Anforderung von Kohärenz und Interferenz mit gleicher Wellenlänge hervorheben - nur etwas offensichtlicher. (Obwohl die Formeln dies implizieren)
IMO gibt es einen Fehler in der letzten Gleichung (Intensität paralleler Komponenten): Es muss 0 ergeben, wenn Delta = pi - überprüfen Sie, ob lhs != rhs wolframalpha.com/input/?i=(cos(t)) ^2+ %2B2*cos(t)*cos(t%2Bdelta)%2B(cos(t%2Bdelta))^2+-+(1-cos(delta)) – es ist die rechte Seite, die den Fehler enthält.
Der Editor verwendet zusätzliche Symbole, die ein korrektes Kopieren des Links verhindern, sorry
Delta=pi, w=1,E0=1 dann E(t)=cos(t)+cos(t+pi)=0 und |E(t)|^2 = 0 <> 2, wenn E(t) = 0 für jedes t, dann ist der Durchschnitt 0.
Ja, du hast recht. Ich habe das Zeichen verloren - muss "+" statt "-" sein.

Colin K · Answer 2

Ja. Tatsächlich interferiert Licht nur mit Licht der gleichen Polarisation. Wenn Sie beispielsweise ein Mach-Zehnder-Interferometer nehmen und eine polarisationsrotierende Optik (eine Wellenplatte) in einen der Arme stecken, verliert das Interferenzmuster an Kontrast. Wenn die Polarisation um 90 Grad gedreht wird, verschwindet das Muster vollständig.

Ich kann nur hinzufügen, dass quantenmechanisch ein Photon mit sich selbst interferiert, dh das resultierende Feld hat immer die gleiche Polarisation. Wenn Sie mit der Polarisationsrotationsoptik eingreifen, brechen Sie die Hauptregel - nicht in die Interferometerarme einzugreifen. Jeder derartige Eingriff (Polarisation, Intensität usw.) verdirbt das Muster in diesem oder jenem Ausmaß.
Sie sollten etwas wie Kohärenz und Nur-Gleiche-Wellenlängen-Interferenz erwähnen

Chad Orzel · Answer 3

Wie andere angemerkt haben, erhalten Sie keine Intensitätsmodulation durch die Interferenz zweier linear polarisierter Lichtstrahlen mit orthogonalen Polarisationen. Es ist jedoch erwähnenswert, dass dies nicht bedeutet, dass Strahlen mit senkrechter Polarisation sich nicht gegenseitig beeinflussen. Tatsächlich ist ein sich gegenläufig ausbreitendes Strahlenpaar mit orthogonalen linearen Polarisationen – die sogenannte „Lin-Perp-Lin“-Konfiguration – das beste System zum Verständnis des Sisyphus-Kühleffekts, dessen Erklärung einen großen Teil ausmachte den Nobelpreis 1997 für Physik .

Die Überlagerung zweier gegenläufiger linear polarisierter Strahlen mit orthogonalen Polarisationen ergibt keine Intensitätsmodulation, erzeugt jedoch einen Polarisationsgradienten. Für die Lin-Perp-Lin-Konfiguration erhalten Sie abwechselnde Regionen mit links- und rechtszirkularer Polarisation, und in Kombination mit optischem Pumpen können Sie so ein Szenario einrichten, in dem Sie Atomdämpfe auf extrem niedrige Temperaturen kühlen können. Dies macht die Laserkühlung wesentlich nützlicher als sonst und ermöglicht alle möglichen coolen Technologien wie Atombrunnenuhren.

Es ist keine Interferenz im üblichen Sinne, sondern ein cooles Phänomen, das durch Überlagerung von Strahlen mit unterschiedlichen Polarisationen entsteht. Sie sollten also nicht denken, dass es nicht interessant ist, nur weil es kein Muster aus hellen und dunklen Flecken erzeugt.

Tobias Kenzler · Answer 4

Ihre Frage ist ziemlich vage, aber kurz gesagt, die Antwort lautet: Ja , schauen Sie auf Wikipedia nach . Aber werden wir genauer:

Solange die Lichtintensität gering genug ist, um keine nichtlinearen Effekte zu erhalten , gilt das Überlagerungsprinzip der linearen Optik . Das heißt, die Amplituden zweier elektromagnetischer (EM) Felder summieren sich und ergeben so eine Interferenz.

Da die Amplituden jedoch Vektoren sind (während die Intensität, die sich auf die absoluten Quadrate der Amplituden bezieht, ein Skalar ist), hängt die Interferenz von der relativen Polarisation ab , die die Gesamtintensität für zwei linear polarisierte EM-Wellen ist

$I = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1I_2}\cos(\Delta\varphi)$

wo $\Delta\varphi$ bezeichnet den Winkel zwischen den beiden Polarisationen. Sie sehen, dass bei senkrechter Polarisation der Kosinusterm verschwindet, die Intensitäten sich einfach addieren und Sie keine Interferenz erhalten, während bei antiparalleler Polarisation ( $\Delta\varphi = 180°$ ) erhalten Sie destruktive Interferenz, da der Kosinus -1 wird. Falls Sie sich über die Energieeinsparung (proportional zur Intensität) wundern, denken Sie daran, dass nur die globale Energie erhalten bleibt, während lokale Schwankungen in Ordnung sind.

Eine letzte Anmerkung: Das Ganze funktioniert nur für eine wohldefinierte Phasenbeziehung zwischen zwei EM-Wellen. Das heißt, nur spektrale Komponenten der gleichen Wellenlänge können interferieren, und die Kohärenzlänge und -zeit müssen groß genug sein - Sie erhalten keine perfekte Interferenz, wenn Ihre Lichtquelle beispielsweise aufgrund von Hitze flimmert.

Wladimir Kalitwjanski · Answer 5

Wladimir Kalitwjanski

Ja, und diese Eigenschaft ist unabhängig von einer bestimmten Polarisierung. Nicht polarisiertes Licht ergibt also das gleiche Interferenzmuster.

Wladimir Kalitwjanski

-2 für was? Habe ich die Frage nicht beantwortet?

Tobias Kenzler

weil es falsch oder zumindest sehr irreführend ist. Während die Aussage "Interferenz tritt immer auf" irgendwie gültig ist, obwohl die Abhängigkeit von Kohärenz und Phasendifferenz weggelassen wird, ist Ihre Aussage non polarized light gives the **same** interference patternwirklich falsch

Wladimir Kalitwjanski

Ah ja, ich habe natürlich die gleiche Frequenz und die gleichen Interferometerbedingungen impliziert. Es wird besonders deutlich, wenn ich von der Interferenz des Photons mit sich selbst spreche.

Interferenz von polarisiertem Licht

Benutzer1836

gigacyan

Kostja

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Kostja

1. Senkrechte Polarisationen.

2. Parallele Polarisationen.

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