Неполяризованный свет

Мы знаем, что луч света колеблется в электрическом и магнитном полях, которые перпендикулярны как волне распространения, так и друг другу. Но как выглядит неполяризованный луч света?

Всегда ли существует только одна электрическая волна в определенной точке распространения? Каждая последующая волна расположена случайным образом? (С его магнитным аналогом, перпендикулярным себе). Или есть больше волн, перекрывающихся, путешествующих в одной волне распространения? Всегда ли эти перекрывающиеся волны имеют одинаковую длину волны?

Является ли эта картина точной? С одиночной электрической волной (и ее магнитным аналогом), колеблющейся случайным образом, так что каждая последующая волна располагается по-разному (но все же перпендикулярно волне распространения)?

введите описание изображения здесь

Или, скорее, это одна, с большим количеством волн, перекрывающихся и путешествующих вместе?

введите описание изображения здесь

проецирование множества мгновенных поляризаций на одну плоскость (т. е. вашу первую фигуру) — это не то же самое, что иметь несколько (сбалансированных) поляризаций в одном месте (т. е. падающий луч на вашей второй фигуре). На первом рисунке поле просто вращается, и вы накапливаете результаты на плоскости, показанной справа. На вашем втором рисунке падающая волна содержит «все» поляризации во всех точках.

Ответы (2)

В любой конкретной точке пространства существует только одно значение электрического поля. Конечно, если в этой точке несколько электромагнитных полей перекрываются, то компоненты их электрического поля складываются вместе, чтобы получить общее электрическое поле (это потому, что электромагнитные поля сочетаются с линейностью).

Когда несколько электромагнитных волн перекрываются в пространстве, наиболее полезно думать о каждой волне в отдельности. Для совершенно неполяризованной волны, которая является монохроматической, она должна состоять из равномерного распределения волн с различной поляризацией, каждая из которых случайно не совпадает по фазе (если бы они все были в фазе, они компенсировали бы друг друга). Так что да, чистое электрическое поле в любой заданной точке, по-видимому, быстро меняется как по величине, так и по направлению (конечно, всегда непрерывно меняясь, поскольку оно представляет собой сумму нескольких непрерывно меняющихся значений). Но это, как правило, бесполезное представление, так как легче обрабатывать эффекты каждой поляризованной волны по отдельности.

Между вашими двумя диаграммами нет никакой разницы; на второй диаграмме просто рассматриваются поляризованные компоненты электромагнитной волны, которые составляют вашу неполяризованную волну, в то время как на первой диаграмме рассматривается их сумма, которая и является полной неполяризованной волной. Но вторая схема более полезна.

Это неправда, что вы говорите. Неполяризованный свет не имеет поляризации даже в определенной точке пространства и в определенное время. То есть можно измерить проекцию поляризации на какое-то направление и если в определенный момент и время все фотоны проходят через поляризатор, то в данный момент и время луч поляризован. Я бы посоветовал вам пересмотреть свой ответ.
Под «любой конкретной точкой в ​​пространстве» вы подразумеваете точку в пространстве или точку на линии распространения?
@Sofia: я согласен с тем, что поляризация не очень хорошо определяется в неполяризованном свете, но вместо этого вы можете посмотреть, как ведет себя электрическое поле. Я не уверен, что вы критикуете; Я думаю, что разумно думать о любой электромагнитной волне, разлагая ее на поляризованные компоненты, не так ли?
@Roll: я не сказал прямо, но я рассматриваю бесконечные плоские волны, которые являются простейшими электромагнитными волнами, поэтому волны проходят через все точки пространства.
@HarryLevine: вы говорите: «Вместо этого вы можете посмотреть, как ведет себя электрическое поле». Как я могу смотреть на электрическое поле? Я должен измерить это? Как? Можете ли вы указать процедуру? Должен ли я позволить электрону двигаться и посмотреть, в каком направлении он движется? Это не поможет, потому что электрическое поле в данной точке пространства меняется во времени. Электронный пучок движется, пока электрон движется, другая часть луча попадает в область электрона.
@HarryLevine: давайте лучше вернемся к поляризации. Для неполяризованного луча, какое бы направление вы ни выбрали для поляризатора, половина фотона проходит, а половина нет. Для большей ясности предположим поляризатор, который поляризуется в направлении x, и фотон, прошедший через него. Это не означает, что фотон был x-поляризованным. Это даже не означает, что у фотона была вообще четко определенная поляризация. По одному фотону мы ничего не можем сделать. Вы сказали: «В любой конкретной точке пространства существует только одно значение электрического поля». Кто сказал тебе? Для неполяризованного луча это неверно.
@Sofia: Насколько я понимаю, электрическое поле действительно является измеримой величиной. Поместите пробный заряд в какую-либо точку пространства и измерьте действующую на него силу. Даже если поле меняется, вы все равно можете измерить мгновенную силу на тестовом заряде. Вы не согласны с тем, что электрическое поле является измеримой величиной?
@Sofia: В постановке вопроса обсуждается классическое понимание электромагнитных волн, которое заключается в осциллирующих электрических и магнитных полях, самораспространяющихся в вакууме (без среды для простоты). В этом контексте фотонов нет, есть только осциллирующие поля, и можно осмысленно говорить об измерениях этих полей — весь вопрос в измерении направления электрического поля. Хотя, честно говоря, я мало что знаю о поляризации отдельных фотонов.
@Sofia: Наконец, я абсолютно уверен, что электрическое поле имеет только одно значение в любой данной точке пространства. Вопрос, который вы рассматриваете с этим, относится к квантовой механике или даже к классической физике, вы не согласны? Поле E является векторным полем, у которого есть вектор, назначенный каждой точке в пространстве. Конечно, вы можете разложить любой вектор на компоненты, но Е-поле ставит в соответствие один конкретный вектор каждой точке пространства.
@HarryLevine - Технически вы правы в том, что поля по определению имеют величину и направление в заданном пространственном положении и времени в классической теории (я не уверен, есть ли у КТП или КХД какие-либо специальные дополнения / уточнения). Однако поля не обязательно добавлять линейно. Не обращая внимания на эту сложность, я мог представить себе линейную неполяризованную плоскую волну с нулевым суммарным электрическим полем в произвольной точке.
@honeste_vivere: Я полагаю, что поля в целом не обязаны складываться линейно, но линейность сохраняется в электромагнетизме, не так ли? Уравнения Максвелла линейны, поэтому мы всегда можем анализировать электромагнитные поля как сумму различных компонентов.
@HarryLevine - Думаю, у меня было два замечания к этому комментарию. Во-первых, суперпозиция двух мод, приводящая к нулевому чистому электрическому полю, технически неполяризована. И мое второе замечание заключается в том, что, хотя уравнения Максвелла могут быть линейными, электромагнитные волны не обязаны быть таковыми, поскольку они могут нелинейно взаимодействовать со средой (например, волны в плазме). В последнем случае можно измерить нулевое суммарное электрическое поле (ну, нулевое поле выше шумового порога).

Я понимаю вашу точку зрения, интересный вопрос.

Что касается вашего 1-го вопроса, верхняя диаграмма была бы более точной, но... проверьте, что у вас может быть одно или несколько электрических полей, это не имеет значения. Когда у вас много электрических полей, они складываются как векторы. Верхняя диаграмма просто показывает «результирующие векторы», но этот свет может состоять из множества векторов или из множества векторов.

На самом деле вы всегда можете разделить электрическое поле на столько компонентов, сколько захотите. Обычно мы разбиваем его на две перпендикулярные компоненты (x, y; левый и правый или любой другой).

Что касается 2-го фото... оно другое. Это показывает, что если направить электрические поля в любом направлении, то пройдет только вертикальная составляющая.

Однако это не будет неполяризованным светом, потому что неполяризованный свет не имеет 3 симметрично распределенных компонентов (иначе чистое поле было бы равно 0), это просто представление, что если вы бросите несколько полей, пройдет только вертикальный компонент. Убедитесь, что "вертикальная волна" не единственная, которая проходит. Половина 45-градусной волны также пройдет.

С другой стороны, если амплитуды на второй диаграмме различаются, это также может быть неполяризованный свет, потому что вы всегда можете разделить свое электрическое поле на 3 компонента или столько, сколько захотите. Таким образом, комбинация трех случайных электрических полей также дала бы чистое случайное поле.

Неполяризованный свет
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v