Интерференция поляризованного света

Давайте посчитаем, чтобы не быть голословным.

1. Перпендикулярные поляризации.

Первая волна$E_{1x} = E_0\,\cos\omega t$, вторая волна$E_{2y} = E_0\,\cos(\omega t+\Delta)$. Здесь$\Delta$- разность фаз между волнами.

Всего поле:

Интенсивность:

Наконец у нас есть$I_\perp\sim E_0^2$, который не зависит от разности фаз между волнами.

2. Параллельные поляризации.

Первая волна$E_{1x} = E_0\,\cos\omega t$,вторая волна$E_{2x} = E_0\,\cos(\omega t+\Delta)$.

Всего поле:

Интенсивность:

Да. На самом деле свет будет интерферировать только со светом той же поляризации. Если вы возьмете , например, интерферометр Маха-Цандера и поместите поляризационно-вращающуюся оптику (волновую пластину) в одно из плеч, интерференционная картина потеряет контраст. Если поляризацию повернуть на 90 градусов, рисунок полностью исчезнет.

Как отмечали другие, вы не получите никакой модуляции интенсивности от интерференции двух линейно поляризованных световых лучей с ортогональными поляризациями. Однако стоит отметить, что это не означает, что лучи с перпендикулярной поляризацией не влияют друг на друга. На самом деле пара встречных лучей с ортогональными линейными поляризациями — так называемая конфигурация «лин-перп-лин» — является лучшей системой для понимания сизифова охлаждающего эффекта, объяснение которого составляло большую часть работы. Нобелевская премия по физике 1997 года .

Наложение двух встречных линейно поляризованных лучей с ортогональными поляризациями не дает никакой модуляции интенсивности, но создает градиент поляризации. Для конфигурации lin-perp-lin вы получаете чередующиеся области левой и правой круговой поляризации, а в сочетании с оптической накачкой это позволяет настроить сценарий, в котором вы можете охлаждать атомные пары до чрезвычайно низких температур. Это делает лазерное охлаждение гораздо более полезным, чем оно было бы в противном случае, и позволяет использовать все виды крутых технологий, таких как часы с атомным фонтаном.

Это не интерференция в том смысле, в каком обычно имеется в виду, а интересное явление, возникающее в результате наложения лучей с разной поляризацией. Поэтому не стоит думать, что только потому, что он не создает узор из ярких и темных пятен, он неинтересен.

Ваш вопрос довольно расплывчатый, но вкратце ответ таков: да , поищите его в википедии . Но давайте точнее:

Пока интенсивность света достаточно низка, чтобы не возникало нелинейных эффектов , действует принцип суперпозиции линейной оптики . Это означает, что амплитуды двух электромагнитных (ЭМ) полей суммируются, что приводит к интерференции.

Однако, поскольку амплитуды являются векторами (в то время как интенсивность, относящаяся к абсолютным квадратам амплитуд, является скаляром), интерференция зависит от относительной поляризации , общая интенсивность для двух линейно поляризованных ЭМ волн равна

$I = I_1 + I_2 + 2\sqrt{I_1I_2}\cos(\Delta\varphi)$

куда$\Delta\varphi$обозначает угол между двумя поляризациями. Вы видите, что для перпендикулярной поляризации член косинуса обращается в нуль, интенсивности просто складываются, и вы не получаете интерференции, в то время как для антипараллельной поляризации ($\Delta\varphi = 180°$) вы получаете деструктивную интерференцию, так как косинус становится -1. Если вы задаетесь вопросом о сохранении энергии (пропорциональной интенсивности), имейте в виду, что сохраняется только глобальная энергия, в то время как локальные колебания в порядке.

Последнее замечание: все это работает только для четко определенного фазового соотношения между двумя электромагнитными волнами. То есть интерферировать могут только спектральные компоненты одной длины волны, а длина и время когерентности должны быть достаточно большими — вы не получите идеальной интерференции, если ваш источник света мерцает, например, из-за тепла.

Да, и это свойство не зависит от конкретной поляризации. Таким образом, неполяризованный свет дает ту же интерференционную картину.