Поляризация электромагнитных волн (фотонов

До сих пор речь шла об энергетической стороне вопроса. Как подчеркивалось в 211, электромагнитные волны, возникающие в результате вынужденных переходов, когерентны с волной, вызывающей эти переходы. В частности, если поле, взаимодействующее с атомами, представляет собой плоскую монохроматическую волну, то и вынужденно испущенные фотоны образуют также плоскую монохроматическую волну с той же частотой, поляризацией, фазой и с тем же направлением распространения. В результате вынужденного испускания (равно как и поглощения) изменяется только амплитуда падающей волны. [c.775]

Процессы, происходящие в твердых телах, связанные с колебаниями атомов кристаллической решетки, выглядят особенно просто, если обратиться к одному из самых фундаментальных обобщений квантовой механики. В основе этого обобщения лежит идея французского физика Луи де Бройля о том, что каждой волне с частотой со и волновым вектором к можно сопоставить частицу с энергией E—Htd и импульсом p = ftk. Так, световые (электромагнитные) волны можно рассматривать как квантовые осцилляторы излучения или считать, что они состоят и частиц — квантов, называемых фотонами. Каждый фотон имеет энергию Й.0). Аналогично, если обратиться к формуле (5.70) для энергии квантового осциллятора, то звуковую волну с волновым вектором к и поляризацией s можно рассматривать как совокупность ге(к, s) квантов с энергией Йсо(к, s) каждый и плюс энергия основного состояния /2Й<в(к, s). Эти кванты (или частицы звука) звуковой волны называют фононами. Величина ft. o(k, ь), очевидно, представляет собой наименьшую порцию энергии возбуждения над основным уровнем АЛ (к, s). Так как фонон несет наименьшую энергию, его рассматривают как элементарное возбуждение. Сложное возбуждение есть просто возбуждение, содержащее много фононов. Коллективные движения атомов в кристалле представляют собой звуковые волны, а соответствующие им возбуждения — кванты звука, или фононы. [c.161]

Исторически сложилось так, что линейная поляризация плоской электромагнитной волны характеризуется положением плоскости, в которой колеблется вектор напряженности магнитного поля. Однако при рассмотрении распространения волн в диэлектрических средах обычно анализируется поведение вектора напряженности электрического поля волны. Поэтому в качестве характеристики поляризации фотона удобнее брать плоскость, в которой колеблется вектор S. Эту плоскость и будем называть плоскостью поляризации фотона, если он находится в состоянии линейной поляризации. [c.38]

В качестве первого опыта рассмотрим нормальное падение плоской электромагнитной волны на кристалл турмалина (см. рис. 19), когда вектор S волны коллинеарен оптической оси. Волна без изменения интенсивности пройдет через пластинку. С точки зрения поляризации фотонов этот опыт интерпретируется следующим образом. Каждый из фотонов, падающих на пластинку, находится в состоянии с линейной поляризацией в плоскости, в которой лежит оптическая ось кристалла. Для сокращения словесных выражений говорят также, что фотон линейно поляризован в этой плоскости. При входе в кристалл линейная поляризация фотона сохраняется и он беспрепятственно проходит через кристалл. На выходе из кристалла появляется столько же фотонов, сколько в него вошло. [c.38]

Это было использовано при обосновании закона Малюса. Принцип суперпозиции для электромагнитного поля позволил полностью объяснить все поляризационные явления в кристаллах. Для последовательной интерпретации поляризации фотонов необходимо использовать некоторый аналог принципа суперпозиции для электромагнитных волн. Таким аналогом является принцип суперпозиции состояний. [c.40]

С открытием лазеров как источников коротких импульсов излучения в оптическом диапазоне электромагнитных волн появилась возможность наблюдения фотонного эха [67], являющегося оптическим аналогом спинового эха, а также свободного распада электронной поляризации [68] и других эффектов [69-71], обусловленных сложением фаз, т. е. когерентностью атомного ансамбля. Как мы увидим ниже, эволюция во времени недиагональных элементов матрицы плотности примесного центра определяет свободное затухание поляризации, различные типы фотонного эха и некоторые другие нелинейные явления. Эти эффекты получили название переходных. Их можно наблюдать лишь после возбуждения образца достаточно короткими световыми импульсами. Среди переходных эффектов наибольший интерес в настоящее время вызывает фотонное эхо, превратившееся в главный инструмент для исследования фазовой и энергетической релаксации электронных состояний примесных центров в твердых растворах. Достижениям теории в области описания фотонного эха и посвящена в основном данная глава. [c.195]

Когерентный характер регистрируемого сигнала. Нелинейный оптический отклик формируется в среде при воздействии на нее одного или нескольких лазерных пучков, которые наводят волну нелинейной поляризации ее фаза определяется фазами возбуждающих волн, которые когерентны. Вследствие этого и электромагнитная волна, генерируемая волной нелинейной поляризации среды, будет когерентной. Нелинейно-оптический отклик имеет вид квазимонохроматического пучка с острой диаграммой направленности, положение оси которой определяется из условия сохранения импульса фотонов (волнового вектора) в нелинейном оптическом взаимодействии. Это позволяет эффективно производить пространственную фильтрацию сигналов с помощью диафрагм, избавляясь от нежелательного фона, связанного с некогерентными процессами, например с люминесценцией образца. [c.227]

Здесь будет рассмотрен вопрос о поляризации света, испускаемого атомами. Мы воспользуемся классической моделью электрона, связанного с тяжелым ядром. Электрон колеблется и испускает классические электромагнитные волны такой атом можно сравнить с небольшой радиоантенной. В классической картине мы пренебрегаем тем, что свет испускается и поглощается порциями (фотонами). Несмотря на пренебрежение зернистой структурой света, большинство результатов классической теории находит подтверждение в более сложной квантовой теории. Основное различие между обеими теориями в том, что в классической теории поток энергии в электромагнитной волне считается непрерывным, а в квантовой теории он состоит из отдельных порций — фотонов. Однако уравнения Максвелла (уравнения классической электромагнитной теории) дают правильное описание среднего потока энергии. В классической теории электрическое и магнитное поля электромагнитного [c.383]

Электромагнитные волны всегда поперечны и могут иметь две различные поляризации, тогда как в упругом теле, помимо поперечных волн двух поляризаций, могут распространяться еще и продольные волны. В поперечной упругой волне смещения атомов перпендикулярны к направлению распространения волны в продольной волне — параллельны к направлению распространения. Таким образом, плотность фононных мод в 2 раза больше, чем в случае электромагнитной волны. Число фононных орбита-лей, приходящееся на единичный частотный интервал, находится из соотнощения (15.23) для фотонов с учетом поправочного множителя, т. е. [c.223]

Согласно квантовой механике, электромагнитную волну с частотой V можно рассматривать как состоящую из очень большого числа фотонов, каждый из которых имеет энергию /IV (где /1 = 6,626-10 Дж-с — постоянная Планка). Внутренний, или спиновый, момент количества движения каждого фотона равен - -Й, или —ЙВ пучке света с чисто левой круговой поляризацией спины всех фотонов выстроены в направлении рас- [c.30]

Такая интерпретация достаточно удовлетворительно описывает все количественные закономерности и отвечает на все законные вопросы. Тем не менее такая интерпретация неудовлетворительна. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим кристалл (см. рис. 19), в котором оба луча света распространяются без поглощения. Как показывает эксперимент и объясняет электромагнитная теория света, на выходе из кристалла наблюдается эллиптически поляризованная волна. Чтобы это объяснить с точки зрения поляризации фотонов, придется допустить, что на выходе из кристалла фотоны совершают скачкообразное изменение своей поляризации из линейной в эллиптическую, причем обе группы фотонов с различной линейной поляризацией совершают переход в одно и то же состояние эллиптической поляризации. Чтобы построить теорию такого перехода, необходимо считать, что поведение фотонов с взаимно перпендикулярными поляризациями коррелировано между собой, [c.39]

Дуализм свойств света. При исследовании законов фотоэффекта в опытах по наблюдению рассеяния фотонов на электронах обнаруживается квантовая, корпускулярная природа света. Но вместе с тем свет обнаруживает способность к дифрагсции, интерференции, преломлению, отражению, дисперсии, поляризации и все эти явления полностью объясняются на основе представлений о свете как электромагнитной волне. [c.304]

Фотону следует прищгсать определенные внутренние ) степени свободы, связанные с его спином, равным единице. В соответствии с тремя (2s + 1) возможными ориентациями nntia, при которых = О, + 1, следовало бы ожидать, что фотон может находиться в трех различных состояниях с разной поляризацией. Однако условие поперечности электромагнитных волн ограничивает число Бозмож1чЫх проекций спина липп двумя 1, которые соот- [c.254]

Из формулы для дифференциального сечения, которую мы не приводим из-за ее сложности, следует, что электроны, освобождающиеся при фотоэффекте, распределены симметрично (по закону os ф) относительно направления электрического вектора Е падающей электромагнитной волны (рис. 82, а). Для неполяризованного излучения (или при круговой поляризации) это приводит к такому угловому распределению, которое пол> -чается вращением рис. 82, а вокруг направления распространения фотонов (пунктирная кривая на рисунке). Из рисунка видно, что электроны могут иметь отрицательную величину проекции импульса на направление распространения фотонов. Очевидно, что это не противоречит закону сохранения импульса, так как фотоэффект идет на электроне, связанном с атомом, который уносит дополнительный импульс. [c.243]

Согласно квантовой теории электромагнитного поля, фотон можно рассматривать как частицу с нулевой массой покоя, имеющую спин Ь и определенный импульс и энергию. Фотон всегда движется со скоростью света с. Из-за того, что фотон не имеет массы покоя, спин фотона может иметь только две независимые ориентации параллельнр или антипараллельно импульсу фотона. Фотон в определенном спи новом состоянии соответствует плоской электромагнитной волне с правой или левой круговой поляризацией. Можно, однако, взять линейную суперпозицию двух таких фотонных состояний, чтобы получить состояние с линейной поляризацией, которое не является [c.278]

Оптичеср1й неразрушающий контроль основан на взаимодействии электромагнитного излучения с контролируемым объектом и регистрации результатов этого взаимодействия. Методы, относящиеся к оптическому НК по ГОСТ 24521-80, различаются длиной волны излучения или их комбинацией, способами регистрации и обработки результатов взаимодействия излучения с объектом. Общим для всех методов является диапазон длин волн электромагнитного излучения который составляет 10" ...10 м (3 10 .,.3 10 Гц) и охватывает диапазоны ультрафиолетового (УФ), видимого (ВИ) ((3,8...7,8) 10" м) и инфракрасного (ИК) излучения, а также информационные параметры оптического излучения, которыми являются пространственно-временное распределение его амплитуды, частоты, фазы, поляризации и степени когерентности. Изменение этих параметров при взаимодействии с объектом контроля в соответствии с основными физическими явлениями (интерференции, поляризации, дифрак-ции преломления, отражения, рассеяния, поглощения и дисперсии излучения), а также изменения характеристик самого объекта в результате эффектов люминесценции, фотоупругости, фотозфомизма и др. используют для получения дефектоскопической информации. Оптическое излучение — это электромагнитное излучение, возникновение которого связано с движением электрически заряженных частиц, переходом их с более высокого уровня энергии на более низкий. При этом происходит испускание световых фотонов. [c.53]

Упрощенная схема эксперимента Аспекта, Далибарда и Роджера представлена на рис. 46. Пары коррелированых квантов с длинами волн Л = 422,7 нм и 2 = 551,3 нм создавались с помощью двухфотонного возбуждения каскада (У = 0) (У = 1) (У=0)в кальции. Тонкость эксперимента состояла в том, что направления поляризацией а и b могли очень быстро изменяться с помощью акусго-оптического взаимодействия фотонов со стоячими ультразвуковыми волнами в воде. Скорость переключения была около 10 наносекунд, что значительно меньше времени возможной корреляции Ь/с (40 наносекунд), производимой какими-либо электромагнитными сигналами. [c.358]

Рис. 2.21. Вероятность трехфотонной ионизации атома водорода из основного состояния как функция частоты электромагнитной (расчет) волны сплошная кривая -линейная поляризация волны, штриховая - циркулярная. Резонанс гфи п = 2 для 1Щрку-лярной волны отсутствует из-за правил отбора по магнитному квантовому числу. Все резонансы являются двух фотонным и

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...