Polarisatie vs coherentie

flamey

Ik heb een vraag over gepolariseerd licht. Ik vroeg me af of gepolariseerd licht coherent moet zijn. Zelf denk ik van niet, maar ik kan hier geen echte reden voor vinden. Ik denk dit namelijk omdat het anders vrijwel onmogelijk is om bijvoorbeeld gloeilamplicht fatsoenlijk te polariseren omdat deze maar een coherentielengte heeft van in de orde van micrometers. Kan iemand me hierbij helpen?

Jan van de Velde

Polarisatie en coherentie hebben geen noodzakelijke relatie. Je uitdrukking coherentielengte kan ik zo gauw niet thuisbrengen.

flamey

De coherentielengte is de lengte die de elektromagnetische golf kan afleggen waarin deze coherent is.

Waarom heeft polarisatie niets met coherentie te maken dan? Dit lijkt logisch als je bijvoorbeeld naar een gloeilamp kijk, maar als ik er puur mathematisch tegenaan kijk stuit ik toch wel op het feit dat er misschien wel een samenhang is. ALs je bijvoorbeeld kijkt naar de Jonesvector die de polarisatie van het licht weergeeft, dan zie je dat hierin opgenomen een faseterm is. Als deze faseterm onregelmatig is, is er toch geen sprake meer van polarisatie?

Kortom puur intuitief zou ik zeggen: er is niet per se een relatie, maar uit de mathematische beschrijving van polarisatie zou ik kunnen zeggen dat deze relatie er wel is.

Jan van de Velde

http://en.wikipedia.org/wiki/Coherence_(physics)

Ik weet er eerlijk gezegd geen raad mee. Verder vind ik dit veel te diep gaan voor huiswerk, ik heb een moderator daarom gevraagd dit naar optica te verplaatsen. Meer kans op een diepgaander antwoord.

eendavid

Wat absoluut niet geldt is polarisatie =>coherentie (dus je originele vraag). Neem zonlicht en filter het zodat het lineair gepolariseerd is. Dan heb je (uiteraard) geen coherente bundel. In de Jonesvector blijft 1 component 0, de andere dat wat een fasor doet, niets speciaal dus.

Als je circulair gepolariseerd licht bedoeld dan krijg je inderdaad dat je verschillende frequentiecomponenten na een verschillende afstand een cirkel hebben gemaakt, dus zal je licht (volgens mij) inderdaad niet meer in 1 richting wijzen op 1 punt. Ik zit me trouwens af te vragen of dat niet de mogelijkheid biedt om een nauwere frequentieband te gaan uitfilteren.

Ook andersom geldt het niet. Als je dat zou willen zou je een bundel van coherent licht die niet gepolariseerd is kunnen maken. Wel heb ik ooits eens gehoord dat je met lineair gepolariseerd laserlicht moet werken om mooie interferentiepatronen te krijgen. Dit heeft er alles mee te maken dat je anders eventueel "in de verkeerde richting optelt".

flamey

Dus als ik het goed begrijp is gepolariseerd licht niet per se coherent, maar dit is wel genoodzaakt bij bepaalde vormen van elliptisch gepolariseerd licht, zoals bijvoorbeeld circulair gepolariseerd?

Wel interessant dat je zegt dat je lineair gepolariseerd licht nodig hebt voor mooie interferentiepatronen. De verschillende irradianties die het interferentiepatroon doet veroorzaken lijkt mij niet direct afhankelijk te zijn van polarisatie. Neem bijvoorbeeld ongepolariseerd licht met willekeurige polarisaties. Je hebt dan niet direct een kans om in de verkeerde kant 'op te tellen'. Bij partieel gepolariseerd licht is die kans denk ik wel aanwezig. Het grappige aan je opmerking is dat voor een mooi interferentiepatroon het licht wel coherent moet zijn (toch?)

eendavid

Voor een mooi interferentiepatroon moet het licht inderdaad coherent zijn. (anders krijg je gewoon een ruisachtig signaal dat nergens welbepaalde knopen en buiken heeft)

Ivm dat elliptisch gepolariseerd licht denk ik (dat volgt uit Jonesvector) inderdaad dat de verschillende frequenties niet even snel 'ronddraaien'. Met dat "in 1 richting wijzen in 1 punt" was ik natuurlijk fout. Wat ik bedoel is dat je net zoals qua totale amplitude een richting krijgt die ruisachtig is. Die amplitude is 1D en kan je je makkelijk inbeelden; dat ruisachtig in 2D is analoog, alleen moet je er nu rekening met houden dat je optelling vectorieel gebeurd.

Misschien ben ik verward ivm voorkeur voor polarisatie voor interferentie (allicht moet het niet lineair zijn, maar het moet volgens mij wel een "mooie" polarisatievorm hebben). Stel dat je een ingewikkelde superpositie van componenten die aan een verschillende golflengte ronddraaien hebt, met dus een richting die voornamelijk statistisch van aard is voor de 2 bundels. Dan kan je toch pech hebben dat de superpositie loodrecht op mekaar gebeurt? Stel nu dat je het licht netjes gepolariseerd hebt, dan doet dat probleem zich niet voor.

flamey

Ik heb eens gekeken in mijn opticaboek, waar verschillende uitdrukkingen voor interferentie worden afgeleid. Het interferentiepatroon wordt in principe daar beschreven met behulp van de irradiantie. Maxima en minima zijn respectievelijk plekken van maximale irradiantie en minimale irradiantie. In ieder geval is een belangrijk punt bij de gehele afleiding dat er een tijdsgemiddelde wordt genomen over het inproduct van het elektrischveld van de ene lichtgolf met het elektrisch veld van de andere golf die een andere optische weglengte aflegt. In het geval van zichtbaar licht is dit tijdsgemiddelde gelijk aan een 1/2* de desbestreffende amplitude(s). Dus omdat zichtbaar licht een heel snel oscillerend elektrisch veld heeft van 10¹⁴-10¹⁵Hz, zal polarisatie niet direct een grote invloed hebben op bijvoorbeeld het contrast van het interferentiepatroon.

Dit is in ieder geval wat ik opmaak uit de tekst. Maar om even terug te komen op mijn originele vraag: zou een geschikt antwoord kunnen zijn dat het afhankelijk is van de polarisatie?

eendavid

Ik denk niet dat ik de eerste redenering begrijp (maar dat kan aan mij liggen), voor zover ik er zicht op heb kan je dezelfde redering toepassen om te zeggen dat coherentie onbelangrijk is.

Ja, ik denk dat je dat tweede kan zeggen. Elke frequentiecomponent behoudt zijn polarisatie, wat aanleiding kan geven vervorming van de gehele polarisatie. Maar met een polarisatiefilter zal je steeds lineair polariseren natuurlijk.

flamey

Excuus, je maakt er een terechte opmerking. Het inproduct wordt na uitschrijven een inproduct over de (maximale) amplitudes. De afleiding heb ik dus verkeerd geïnterpreteerd. Polarisatie zou dus inderdaad van invloed kunnen zijn op het interferentiepatroon

.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Polarisatie vs coherentie

Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie

Re: Polarisatie vs coherentie