Umkehrung der Polarisation des Lichts

Stellen Sie sich ein optisches Experiment mit Photonen oder Lichtimpulsen vor.

Gibt es ein optisches Element, das im Polarisationsfreiheitsgrad wie das Einheitliche wirkt

U = 1 2 ( 1 1 − 1 1 ) ?
Ich habe die Basis so gewählt
| H ⟩ = ( 1 0 ) , | v ⟩ = ( 0 1 )

Wenn ja, dann würde ein Photon, das dieses Gerät zweimal passiert, eine Umkehrung der Polarisation erfahren:

U 2 = ( 0 1 − 1 0 ) ,
wie U | H ⟩ = | v ⟩ Und U | v ⟩ = − | H ⟩ .

Existiert es?

Das Ergebnis des zweimaligen Durchgangs durch dieses Element wäre eine "Umkehrung der Polarisation" - oder, wenn Sie möchten, eine Phasenverschiebung von 180 Grad. Das wäre nur ein λ / 2 Element. Aber etwas, das dies "nach zweimaligem Durchlaufen" tut, ist interessanter. Was Sie verlangen, ist ein Element, das den Polarisationswinkel um 90 Grad dreht. Ich habe die Vermutung, dass Sie dies mit einem doppelbrechenden Element erreichen könnten, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies möglich ist, wenn Sie den einfallenden Polarisationswinkel nicht kennen.

Antworten (1)

Dies ist eine typische Matrix für ein optisch aktives Element, das die Lichtpolarisation dreht. Eine Küvette mit Wasser mit Zucker wird die Arbeit erledigen. Proportional zur Zuckerkonzentration können Sie eine beliebige Wellenrotation erhalten.

Beachten Sie, dass die U-Matrix imaginäre Eigenvektoren (1+i)/sqrt(2) und (1-i)/sqrt(2) hat. Dementsprechend sind die Eigenwellen eines solchen Systems im Gegensatz zu λ/4-Platten links- und rechtszirkular polarisiert.

Beachten Sie auch, dass die optische Aktivität zeitlich reversibel ist. Ein anderes Ergebnis kann erhalten werden, indem beide nichtdiagonalen Elemente von U als imaginär definiert werden, wobei in diesem Fall die Vorwärts- und Rückwärtswelle in dieselbe Richtung gedreht würden, wodurch die Zeitumkehrsymmetrie gebrochen würde. Dieser Effekt tritt zB bei statisch magnetisierten Wismut-Eisen-Granaten auf und wird in optischen Isolatoren ausgenutzt.
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