Combien de photons sont nécessaires pour faire une onde lumineuse?
Combien de photons sont nécessaires pour faire une onde lumineuse?
Quel est le plus petit nombre de photons nécessaires pour faire une « onde lumineuse »? En d’autres termes, combien de photons (cohérents?) Commencent à présenter un comportement classique?
Par exemple, combien de photons sont nécessaires pour obtenir une polarisation linéaire? (Le photon unique a une polarisation circulaire.)
Réponses
hsinghal
Même s’il y a un seul photon dans un volume de votre choix, la lumière est toujours une onde.
Une expérience a été réalisée qui l’a prouvé. Dans cette expérience, un interféromètre de Michelson a été installé et la lumière incidente est si faible qu’un seul photon était dans l’ensemble de l’installation à la fois. Une plaque photographique a été utilisée pour détecter le motif d’interférence. Imaginez maintenant qu’un photon est divisé par le séparateur de faisceau et combiné sur le détecteur pour donner le motif d’interférence.
Après plusieurs heures d’exposition, les gens ont récupéré le motif d’interférence classique est généré (comme si un photon s’est interféré avec lui-même).
Par conséquent, le motif d’interférence (la preuve classique que la lumière est une onde) n’est que notre perception, il reste une onde tout le temps, qu’il s’agisse d’un photon ou d’un million.
Anna v
Correction, un seul photon n’a pas de polarisation circulaire. Il a un spin +1 ou -1 dans la direction de son mouvement.
Polarisation circulaire gauche et droite et leurs moments angulaires associés.
La façon dont l’onde classique émerge du niveau mécanique quantique des photons est donnée dans cette entrée de blog , et elle a besoin de la théorie des champs quantiques pour la comprendre. En résumé, la fonction d’onde d’un photon est contrôlée par une équation de maxwell quantifiée, et la fonction d’onde complexe possède les informations et les phases nécessaires pour construire le champ électrique et magnétique classique de l’onde électromagnétique classique.
Le nombre de photons pour une fréquence de lumière donnée peut être estimé en divisant la puissance classique par l’énergie de chaque photon individuel. Une estimation de l’ordre de grandeur du moment où le comportement classique apparaît peut être vue dans cette expérience à double fente
caméra à photon unique enregistrement de photons à partir d’une double fente éclairée par une lumière laser très faible. De gauche à droite: une seule image, superposition de 200, 1’000 et 500’000 images.
Les photons uniques inférieurs à 200 en nombre semblent pratiquement aléatoires sur la photo On voit que déjà avec 1000 photons l’interférence de type classique est évidente.
Cela démontre également la nature probabiliste du comportement spatial du photon, car le motif d’interférence classique mesure la probabilité de trouver un photon en (x, y). En même temps, la nature macroscopique et ponctuelle d’un seul photon, un point sur le ccd, est évidente.
Lawrence B. Crowell
Regardons les états cohérents
Si vous avez un système classique, cela signifie que le chevauchement entre les états est faible. Nous regardons ensuite sur les genoux ⟨Α ′ | α⟩