Was sind die Polarisationszustände der Photonen in polarisiertem und unpolarisiertem Licht?

Die Photonen sind vollständig polarisiert, dh ihre Polarisationszustände können ausgedrückt werden als A | R ⟩ + B | L ⟩ , Wo | R ⟩ Und | L ⟩ sind zwei Helizitätseigenzustände des Photons. Zum Beispiel die | R ⟩ Photon ist rechtszirkular polarisiert und die | H ⟩ = 1 2 ( | R ⟩ + | L ⟩ ) ist ein horizontal linear polarisiertes Photon.

Ist das polarisierte Licht ein reiner Zustand und das unpolarisierte Licht eine statistische Mischung von Photonen mit unterschiedlichen Polarisationen?

Antworten (1)

Ja, ein Photon in polarisiertem Licht befindet sich in einem reinen Zustand wie z | H ⟩ , | v ⟩ , | L ⟩ , | R ⟩ , oder irgendeine komplexe lineare Kombination davon. Ein Photon in (vollständig) unpolarisiertem Licht wird durch die Dichtematrix beschrieben

ρ = 1 2 ( | L ⟩ ⟨ L | + | R ⟩ ⟨ R | ) = 1 2 ( | H ⟩ ⟨ H | + | v ⟩ ⟨ v | )
Beachten Sie, dass Sie die Beziehung für den vertikal polarisierten Zustand weggelassen haben, | v ⟩ = ich ( | R ⟩ − | L ⟩ ) / 2 , bis hin zu einem Gesamtzeichen, das eine Konvention ist (na ja, die ganze Phase einschließlich ich ist physikalisch belanglos, also spielt es überhaupt keine Rolle, aber man muss sich an die Konventionen halten).

Ihre Dichtematrix entspricht einem völlig unpolarisierten Licht. Teilweise unpolarisierte Leuchtdichtematrix wird durch Projektionsoperatoren mit unterschiedlichen "Gewichten" ausgedrückt w N (Wahrscheinlichkeiten), nicht 1/2.
Danke Lubos. Diese Dichtematrix ist für monochromatische unpolarisierte EM-Wellen. Was ist, wenn es nicht einfarbig ist? Photonen in jedem Modus haben die gleiche Dichtematrix?
Lieber @ANKU, um die Frequenz (und/oder Richtung) zu diskutieren, müssen Sie den Hilbert-Raum erweitern, indem Sie ihn mit dem Raum von different tensormultiplizieren k → . Auch bezüglich der Frequenzen kann es wieder reine Zustände und gemischte Zustände geben. Das völlig nicht-monochromatische, unpolarisierte Licht wird durch die Dichtematrix wie meine gegeben, aber es hätte auch zusätzliche Etiketten k → in allen Bra, Ket-Zuständen und man würde über einen gewissen Zeitraum von integriert k → . Man kann aber auch reine Zustände relativ zur Position/Frequenzen haben. Es gibt viele Zustände, reine und gemischte; was ist deine genaue frage?
Wo kann ich darüber nachlesen? Ich würde gerne die genaue Dichtematrix für völlig nicht monochromatisches unpolarisiertes Licht sehen. Und nochmals vielen Dank! Deine Antwort hat mir schon geholfen.
Lieber @Andyk, nach 1,5 Jahren. Es gibt nichts wie „das“ völlig monochromatische Licht – die Dichtematrix, die diese „Utopie“ repräsentiert, kann es nicht geben. Es würde wahrscheinlich bedeuten, dass alle Frequenzen gleichermaßen vertreten sind, aber es gibt unendlich viele mögliche Frequenzen, sodass die Wahrscheinlichkeit jeder null sein müsste, damit die Gesamtwahrscheinlichkeit eins ist - die Dichtematrix könnte nicht auf 1 normalisiert werden. Jede Dichtematrix muss haben immer Vorlieben für "einige" Intervalle von Frequenzen.
Was sind die Polarisationszustände der Photonen in polarisiertem und unpolarisiertem Licht?
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