Esperimento Polarizzazione luce, spiegazione classica
Ciao a tutti,
in riferimento al noto esperimento della polarizzazione di un fascio luminoso con $3$ filtri polarizzanti è risaputo che è possibile dare una spiegazione dell'effetto in termini di onde.
Quando invece sostituisco il fascio luminoso con un dispositivo che libera un singolo fotone alla volta allora la spiegazione classica cade ed è necessario ricorrere al concetto di stato quantico di polarizzazione del fotone.
Ora, mi chiedo, come è possibile spiegare l'esperimento nel caso del fascio tramite la sola teoria ondulatoria ?
Grazie in anticipo
in riferimento al noto esperimento della polarizzazione di un fascio luminoso con $3$ filtri polarizzanti è risaputo che è possibile dare una spiegazione dell'effetto in termini di onde.
Quando invece sostituisco il fascio luminoso con un dispositivo che libera un singolo fotone alla volta allora la spiegazione classica cade ed è necessario ricorrere al concetto di stato quantico di polarizzazione del fotone.
Ora, mi chiedo, come è possibile spiegare l'esperimento nel caso del fascio tramite la sola teoria ondulatoria ?
Grazie in anticipo
Risposte
Puoi descrivere in breve a quale esperimento ti riferisci?
Innanzi tutto grazie per la risposta.
Allora, inizialmente prendiamo solo $2$ lenti polarizzanti e le mettiamo parallele tra loro ma ortogonali al fascio luminoso (non polarizzato) che le attraversa.
Dietro l'"ultima" vi è un "schermo" dove possiamo effettuare le rilevazioni.
A questo punto supponendo che la prima lente attraversata polarizzi verticalmente la luce applichiamo una rotazione di $pi/2$ alla seconda in modo che questa polarizzi orizzontalmente la luce.
Nessun fotone raggiunge lo "schermo".
Ora, se poniamo una terza lente polarizzante tra la prima e la seconda (sempre ortogonale al fascio luminoso) e ruotiamola, ad esempio, di $pi/4$.
L'intensità del fascio che raggiunge lo "schermo" è metà dell'originale (metà dei fotoni originali raggiungono lo "schermo").
Mi è chiara la spiegazioni in termini di stato quantistico di polarizzazione, ma appunto non saprei come giustificare questo comportamento tramite la teoria ondulatoria.
Allora, inizialmente prendiamo solo $2$ lenti polarizzanti e le mettiamo parallele tra loro ma ortogonali al fascio luminoso (non polarizzato) che le attraversa.
Dietro l'"ultima" vi è un "schermo" dove possiamo effettuare le rilevazioni.
A questo punto supponendo che la prima lente attraversata polarizzi verticalmente la luce applichiamo una rotazione di $pi/2$ alla seconda in modo che questa polarizzi orizzontalmente la luce.
Nessun fotone raggiunge lo "schermo".
Ora, se poniamo una terza lente polarizzante tra la prima e la seconda (sempre ortogonale al fascio luminoso) e ruotiamola, ad esempio, di $pi/4$.
L'intensità del fascio che raggiunge lo "schermo" è metà dell'originale (metà dei fotoni originali raggiungono lo "schermo").
Mi è chiara la spiegazioni in termini di stato quantistico di polarizzazione, ma appunto non saprei come giustificare questo comportamento tramite la teoria ondulatoria.
Supponiamo che $E$ sia il modulo del campo elettrico dell'onda polarizzata in uscita dal primo polarizzatore. Quando l'onda incide sul secondo polarizzatore (quello a $\frac{\pi}{4}$) il campo elettrico avrà modulo pari alla componente di $\vec E$ parallela all'asse del polarizzatore:
\(\displaystyle E_{1}=E\cos \frac{\pi}{4}=E\frac{\sqrt{2}}{2} \)
Analogamente, quando questa onda esce dal terzo polarizzatore, il modulo del campo elettrico sarà:
\(\displaystyle E_{2}=E_{1}\cos \frac{\pi}{4}=E\frac{\sqrt{2}}{2} \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{E}{2}\)
Quindi il campo elettrico dell'onda in uscita è la metà di quello dell'onda in uscita dal primo polarizzatore (e, bada bene, non dell'onda originale in ingresso al primo polarizzatore).
Occorre poi fare attenzione al termine "intensità". L'intensità non è il campo elettrico ma è la potenza per unità di superficie ed è proporzionale al quadrato del campo elettrico, quindi l'intensità dell'onda finale è un quarto (e non la metà) di quella in uscita dal primo polarizzatore.
\(\displaystyle E_{1}=E\cos \frac{\pi}{4}=E\frac{\sqrt{2}}{2} \)
Analogamente, quando questa onda esce dal terzo polarizzatore, il modulo del campo elettrico sarà:
\(\displaystyle E_{2}=E_{1}\cos \frac{\pi}{4}=E\frac{\sqrt{2}}{2} \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{E}{2}\)
Quindi il campo elettrico dell'onda in uscita è la metà di quello dell'onda in uscita dal primo polarizzatore (e, bada bene, non dell'onda originale in ingresso al primo polarizzatore).
Occorre poi fare attenzione al termine "intensità". L'intensità non è il campo elettrico ma è la potenza per unità di superficie ed è proporzionale al quadrato del campo elettrico, quindi l'intensità dell'onda finale è un quarto (e non la metà) di quella in uscita dal primo polarizzatore.
Grazie mille!
Interessante, ti ringrazio moltissimo anche per le correzioni alle mie sviste ed imprecisioni.
Interessante, ti ringrazio moltissimo anche per le correzioni alle mie sviste ed imprecisioni.
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