Sprawa jest taka, że wydaję mi się, że już rozumiem dużo o fotonach, ale jeszcze mam wątpliwość co do tego, co mówi Pan Dragan.
Pan Dragan tłumaczy to tak, że nie ma żadnej przyczyny tego czy foton przejdzie przez szkło czy się odbije. Link do wystąpienia Draga na TEDx z rysunkiem o który mi chodzi: https://youtu.be/QpLdw1IC-Q0?t=690
Ja to rozumiem w inny sposób: To szkiełko to polaryzator, który przepuszcza fotony o określonej polaryzacji i odbija fotony o przeciwnej polaryzacji. W przypadkach innych polaryzacji foton może się odbić lub przejść z pewnym prawdopodobieństwem. Generalnie polaryzator można ustawić tak, żeby połowę przepuszczał i połowę odbijał.
Czyli według mnie przyczyną jest określona polaryzacja, jaką przyjmie foton w kontakcie ze szkłem. Jeśli byśmy wcześniej ustawili szkło, które nadaje wszystkim fotonom określoną polaryzację, to moglibyśmy ustawić kolejny polaryzator tak, żeby wszystkie fotony przepuszczał i nie odbijał ani jednego.
Czy to co mówi Pan Dragan jest wprowadzające w błąd czy ja coś źle rozumiem?
Potrzebuję pomocy ze zrozumienie eksperymentu z fotonem
Otrzymałeś(aś) rozwiązanie do zamieszczonego zadania? - podziękuj autorowi rozwiązania! Kliknij
-
janusz55
- Fachowiec
- Posty: 1549
- Rejestracja: 01 sty 2021, 09:38
- Podziękowania: 2 razy
- Otrzymane podziękowania: 408 razy
Re: Potrzebuję pomocy ze zrozumienie eksperymentu z fotonem
Zasada działania polaryzatorów
Jeśli mamy układ na przykład dwóch polaryzatorów -pierwszy polaryzator sprawia, że otrzymujemy wiązkę światła spolaryzowanego pionowo. Następnie jeśli tę wiązkę przepuszczamy przez kolejny polaryzator na przykład tym razem obrócony pod kątem 45° do pionu. W wyniku takiego eksperymentu ze światła spolaryzowanego pionowo otrzymujemy światło spolaryzowane skośnie z dwukrotnie zmniejszonym natężeniem.
Taki opis całkowicie tłumaczy zachowanie się drugiego polaryzatora, który jest obrócony pod kątem 45° do pionu. Wystarczy przyjąć następującą zasadę działania polaryzatora. Polaryzator tak naprawdę rozróżnia tylko dwa kierunki: zgodny z osią jego polaryzacji i prostopadły do tego kierunku. Falę, która jest spolaryzowana w kierunku zgodnym, przepuszcza na drugą stronę. Falę, która jest spolaryzowana w kierunku prostopadłym, pochłania. Gdy na polaryzator pada fala spolaryzowana w jakimś kierunku, to polaryzator jakby rozkłada ją na dwa kierunki. Każdą padającą falę dzieli na dwie części: część zgodną z jego osią, którą przepuszcza i część prostopadłą, którą całkowicie pochłania.
Taki podział jest zawsze możliwy. Każdy bowiem wektor leżący na płaszczyźnie możemy zawsze zapisać jako sumę dwóch dowolnie wybranych, ale prostopadłych do siebie wektorów, które również leżą w tej płaszczyźnie. Możemy tu jako analogię przytoczyć rozkład wektora sił na równi pochyłej, na której rozkładamy siły na dwa prostopadłe kierunki – kierunek wzdłuż podłoża równi i kierunek do niego prostopadły. Można to zrobić zawsze, niezależnie od kąta, pod jakim ustawiona jest równia. W tym przypadku jest dokładnie tak samo. Rozkładamy wektor polaryzacji na dwa prostopadłe do siebie kierunki, które w tym przypadku są wybrane przez polaryzator.
Działanie polaryzatora w języku falowym wydaje się więc jasne i proste. Polaryzator rozdziela każdą padającą falę na dwa kierunki – kierunek zgodny i kierunek prostopadły.
A jak to wyjaśnić w języku fotonów? Co się dzieje z fotonami trafiającymi do polaryzatora?
Fala elektromagnetyczna za pierwszym polaryzatorem ma polaryzację pionową. Pada ona na polaryzator obrócony pod kątem 45° do
pionu. Skoro fala padająca jest strumieniem fotonów, to znaczy, że każdy z nich ma strzałkę ustawioną pionowo. Dolatuje on do polaryzatora przedstawia, mu się, pokazując swoją strzałkę. Polaryzator nie rozumie jednak jego strzałki, bo on potrafi tylko
myśleć w kategoriach dwóch kierunków: kierunku zgodnym z osią polaryzatora i prostopadłym do niego. A nadlatujący foton jest dla niego ustawiony skośnie. Załóżmy zatem na chwilę, że polaryzator w jakiś dziwny sposób rozkłada kierunek polaryzacji
padającego fotonu na dwa swoje kierunki. Następnie sprawdza, jakie są proporcje pomiędzy tymi kierunkami w owym rozkładzie i na tej podstawie ustala zasady losowania. Ponieważ oba kierunki mają taką samą wagę, to losuje on pomiędzy nimi z prawdopodobieństwami 1/2. Jeśli wylosuje kierunek, który jest zgodny z ustawieniem polaryzatora, to foton przepuszcza i ten kierunek polaryzacji ustala. Jeśli jest prostopadły do niego, to foton pochłania. Wygląda to tak, jakby polaryzator urządzał losowanie spośród dwóch składowych polaryzacyjnych pojedynczego fotonu i na tej podstawie wybierał jedną z nich. Widzimy dodatkowo, że prawdopodobieństwo wylosowania danej składowej jest kwadratem wagi, z jaką wchodzi dana składowa.
Foton o pionowej polaryzacji jest jakby mieszaniną fotonów o innych polaryzacjach. Nie jest to jednak zwykła mieszanina , w której
miesza się kilka fotonów i powstaje jeden. Fotony są przecież niepodzielne na mniejsze fotony! Fizycy mówią, że jest to mieszanina probabilistyczna. Foton, który na 100% ma polaryzację pionową, można uważać za foton który ma polaryzację skośną w 50% i prostopadłą do niej polaryzację skośną również w 50%. Działanie polaryzatora w tym języku fotonów jest niczym innym jak losowaniem konkretnej jednej z nich z prawdopodobieństwem \( \frac{1}{2}.\)
Jeśli mamy układ na przykład dwóch polaryzatorów -pierwszy polaryzator sprawia, że otrzymujemy wiązkę światła spolaryzowanego pionowo. Następnie jeśli tę wiązkę przepuszczamy przez kolejny polaryzator na przykład tym razem obrócony pod kątem 45° do pionu. W wyniku takiego eksperymentu ze światła spolaryzowanego pionowo otrzymujemy światło spolaryzowane skośnie z dwukrotnie zmniejszonym natężeniem.
Taki opis całkowicie tłumaczy zachowanie się drugiego polaryzatora, który jest obrócony pod kątem 45° do pionu. Wystarczy przyjąć następującą zasadę działania polaryzatora. Polaryzator tak naprawdę rozróżnia tylko dwa kierunki: zgodny z osią jego polaryzacji i prostopadły do tego kierunku. Falę, która jest spolaryzowana w kierunku zgodnym, przepuszcza na drugą stronę. Falę, która jest spolaryzowana w kierunku prostopadłym, pochłania. Gdy na polaryzator pada fala spolaryzowana w jakimś kierunku, to polaryzator jakby rozkłada ją na dwa kierunki. Każdą padającą falę dzieli na dwie części: część zgodną z jego osią, którą przepuszcza i część prostopadłą, którą całkowicie pochłania.
Taki podział jest zawsze możliwy. Każdy bowiem wektor leżący na płaszczyźnie możemy zawsze zapisać jako sumę dwóch dowolnie wybranych, ale prostopadłych do siebie wektorów, które również leżą w tej płaszczyźnie. Możemy tu jako analogię przytoczyć rozkład wektora sił na równi pochyłej, na której rozkładamy siły na dwa prostopadłe kierunki – kierunek wzdłuż podłoża równi i kierunek do niego prostopadły. Można to zrobić zawsze, niezależnie od kąta, pod jakim ustawiona jest równia. W tym przypadku jest dokładnie tak samo. Rozkładamy wektor polaryzacji na dwa prostopadłe do siebie kierunki, które w tym przypadku są wybrane przez polaryzator.
Działanie polaryzatora w języku falowym wydaje się więc jasne i proste. Polaryzator rozdziela każdą padającą falę na dwa kierunki – kierunek zgodny i kierunek prostopadły.
A jak to wyjaśnić w języku fotonów? Co się dzieje z fotonami trafiającymi do polaryzatora?
Fala elektromagnetyczna za pierwszym polaryzatorem ma polaryzację pionową. Pada ona na polaryzator obrócony pod kątem 45° do
pionu. Skoro fala padająca jest strumieniem fotonów, to znaczy, że każdy z nich ma strzałkę ustawioną pionowo. Dolatuje on do polaryzatora przedstawia, mu się, pokazując swoją strzałkę. Polaryzator nie rozumie jednak jego strzałki, bo on potrafi tylko
myśleć w kategoriach dwóch kierunków: kierunku zgodnym z osią polaryzatora i prostopadłym do niego. A nadlatujący foton jest dla niego ustawiony skośnie. Załóżmy zatem na chwilę, że polaryzator w jakiś dziwny sposób rozkłada kierunek polaryzacji
padającego fotonu na dwa swoje kierunki. Następnie sprawdza, jakie są proporcje pomiędzy tymi kierunkami w owym rozkładzie i na tej podstawie ustala zasady losowania. Ponieważ oba kierunki mają taką samą wagę, to losuje on pomiędzy nimi z prawdopodobieństwami 1/2. Jeśli wylosuje kierunek, który jest zgodny z ustawieniem polaryzatora, to foton przepuszcza i ten kierunek polaryzacji ustala. Jeśli jest prostopadły do niego, to foton pochłania. Wygląda to tak, jakby polaryzator urządzał losowanie spośród dwóch składowych polaryzacyjnych pojedynczego fotonu i na tej podstawie wybierał jedną z nich. Widzimy dodatkowo, że prawdopodobieństwo wylosowania danej składowej jest kwadratem wagi, z jaką wchodzi dana składowa.
Foton o pionowej polaryzacji jest jakby mieszaniną fotonów o innych polaryzacjach. Nie jest to jednak zwykła mieszanina , w której
miesza się kilka fotonów i powstaje jeden. Fotony są przecież niepodzielne na mniejsze fotony! Fizycy mówią, że jest to mieszanina probabilistyczna. Foton, który na 100% ma polaryzację pionową, można uważać za foton który ma polaryzację skośną w 50% i prostopadłą do niej polaryzację skośną również w 50%. Działanie polaryzatora w tym języku fotonów jest niczym innym jak losowaniem konkretnej jednej z nich z prawdopodobieństwem \( \frac{1}{2}.\)
Re: Potrzebuję pomocy ze zrozumienie eksperymentu z fotonem
Super wytłumaczone!
Jeszcze mam pytanie odnośnie tego co znaczy, że fala jest pochłaniana przez polaryzator. Czy to oznacza rozproszenie fali w wielu kierunkach, czy też całkowitą anihilację fali?
Drugie pytanie - to szkiełko w wystąpieniu pana Dragana, przez które przepuszczane są fotony to polaryzator czy coś innego?
Jeszcze mam pytanie odnośnie tego co znaczy, że fala jest pochłaniana przez polaryzator. Czy to oznacza rozproszenie fali w wielu kierunkach, czy też całkowitą anihilację fali?
Drugie pytanie - to szkiełko w wystąpieniu pana Dragana, przez które przepuszczane są fotony to polaryzator czy coś innego?