Unpolarisiertes Licht vs. zufällig rotierendes polarisiertes Licht?

Unpolarisiertes Licht kann man sich als Überlagerung von Wellenzügen endlicher Ordnungsdauer vorstellen$0<\tau<\infty$, von denen jeder eine bestimmte reine Polarisation hat, die elliptisch sein kann, mit einer zufälligen Richtung. Die Phasen der Pulse und ihre Start- und Endzeiten sind ebenfalls zufällig.

In der Praxis bedeutet dies, dass jede unpolarisierte Lichtquelle eine Kohärenzzeit hat$\tau$. Wenn Sie die Polarisation mit höherer zeitlicher Auflösung betrachten, sehen Sie eine reine Polarisation (pro Spektralkomponente! Wenn die Lichtquelle nicht monochromatisch ist, ist das Bild komplizierter). Wenn Sie mit einer geringeren Auflösung messen, mittelt sich die zufällig rotierende Polarisation aus und Sie werden keine Polarisationseffekte beobachten.

Um die Dinge maßstabsgetreu darzustellen, die Kohärenzlänge ($=c\tau$) des Sonnenlichts ist ungefähr$0.6\,\mu\text m$( doi ). In der Praxis bedeutet dies, dass jede polarisationsabhängige Interferometrie kürzere Wegunterschiede beinhalten muss, oder Sie werden die (fehlende) Interferenz zwischen zwei verschiedenen Impulszügen mit zufälligen relativen Polarisationen und Phasen sehen.

Das Bild, das Sie über unpolarisiertes Licht haben, ist korrekt, denke ich, aber ich würde versuchen, die Idee des "schnellen Rotierens" zu vermeiden, da dies eine Vorstellung von Kontinuität vermittelt, die Sie meiner Meinung nach im Konzept des unpolarisierten Lichts zu vermeiden versuchen .

Im Wesentlichen wird also unpolarisiertes Licht durch Kurzwellenzüge einer willkürlichen reinen Polarisation modelliert; Denn wenn man dieses Licht mit sich selbst interferiert, verschwimmt das Interferenzmuster irgendwann, das entspricht der durchschnittlichen Länge dieser Züge.

Ich habe nie über die Idee nachgedacht, unpolarisiertes Licht aus rein polarisiertem Licht zu gewinnen, aber ich denke, was Sie vorschlagen, könnte theoretisch funktionieren. Wenn Sie jetzt einen echten Faraday-Rotator sehen, glaube ich nicht, dass er die Arbeit erledigen kann.

Ich werde Ihnen mein persönliches geistiges Bild von unpolarisiertem Licht geben, vielleicht hilft es.

In einem gegebenen Raumpunkt ist das E- Feld ein Vektor, der in der Ebene senkrecht zur Ausbreitung liegt. Wenn Sie in dieser Ebene das Ende des Vektors am Ursprung platzieren, ist die Spitze des Vektors ein Punkt, der zufällig um den Ursprung herum ruckt. Wichtig ist, dass es zufällig und nicht periodisch ist, da rein monochromatisches Licht nicht unpolarisiert werden kann .

Wenn das Licht schmalbandig ist, sieht die Bewegung auf kurzen Zeitskalen periodisch (und damit polarisiert) aus. Sie könnten dann eine „momentane Polarisierung“ definieren. Aber diese Polarisation ändert sich langsam über die der Bandbreite entsprechende Zeitskala. Über die momentane Polarisation können Sie nichts aussagen: Sie kann linear, elliptisch oder kreisförmig sein. Ich würde jedoch davon ausgehen, dass es sich kontinuierlich ändert, es sei denn, das Spektrum des Lichts ist ziemlich schwerschwänzig: Diskontinuitäten im Zeitbereich erzeugen immer schwere Schwänze im Frequenzbereich.

Handelt es sich um weißes Licht, dann ruckelt die Spitze des Vektors nur zufällig, mit einer kaum wahrnehmbaren Frequenz, die der Mitte des Bandes entspricht. Vielleicht eher eine Zeitskala als eine tatsächliche Häufigkeit. Es wäre sehr schwierig, eine momentane Polarisation zu identifizieren, da sich eine solche Polarisation praktisch im gleichen Zeitmaßstab ändern würde.

Beide Situationen könnte man als Überlagerung zweier Felder mit senkrechter Polarisation beschreiben: Aus den Amplituden und Phasen der Komponenten lässt sich die kombinierte Polarisation berechnen. Da diese Amplituden und Phasen jedoch eine endliche Kohärenzzeit haben, ändert sich Ihre Polarisation ständig.