Dinámica fotónica en el experimento de doble rendija
La dinámica fotónica en el experimento de doble rendija describe la relación entre la onda electromagnética clásica y el fotón, la contraparte cuántica de la onda electromagnética clásica, en el contexto del experimento de Young .
La forma homogénea de la ecuación, escrita en términos del campo eléctrico E o el campo magnético B, toma la forma: donde c es la velocidad de la luz en el medio.
En el vacío, c = 2.998 x 108 metros por segundo, que es la velocidad de la luz en el espacio libre.
El campo magnético está relacionado con el campo eléctrico a través de la corrección de Maxwell a ley de Ampere La solución sinusoidal plana para una onda electromagnética que viaja en la dirección z es (unidades cgs y unidades SI) para el campo eléctrico, y para el campo magnético, donde k es el número de onda , es la frecuencia angular de la onda, y
Los sombreros en los vectores indican vectores unitarios en la x, y direcciones z. La onda plana es parametrizada por el s de amplitud y fases donde y La solución puede escribirse de forma concisa como donde es el vector de Jones en el plano x-y.
Es la solución para ondas esféricas que emanan desde el origen donde
Para grandes distancias de la línea, la solución se reduce a donde
La distancia desde la ranura 1 a un punto x en la pantalla es y la distancia desde la ranura 2, hasta el punto x en la pantalla es La gran L y la pequeña x en comparación con L, la diferencia entre las dos distancias es aproximadamente El campo eléctrico en el punto x está dada por la superposición de los Estados de las ondas de cada una de las rendijas y es proporcional a la parte real de La energía electromagnética total que golpea la pantalla en el punto x es proporcional al cuadrado del campo eléctrico y por lo tanto, es proporcional a donde
o Las ondas destructivas interfieren y forman nodos a mitad de camino entre los antinodos.
Es posible explicar por qué una película fotográfica oscurece en "spots" a muy bajas intensidad de luz mientras se mantiene el campo electromagnético clásico (descrito por las ecuaciones de Maxwell).
Debido a que los átomos en la pantalla o placa fotográfica se tratan con Mecánica Cuántica, pero la luz clásicamente, ese análisis se dice que es semi-clásico.
Este tipo de razonamiento, predice los resultados correctos cuando se utilizan fuentes de luz térmicas, y sigue las mismas líneas como el efecto fotoeléctrico semi-clásico [1] .
Hasta este punto, el tratamiento ha sido clásico.
de cada paquete está relacionada con la frecuencia angular
es una cantidad determinada experimentalmente, conocida como la constante de Planck dividida por 2 pi.
Hay dos maneras en que puede aplicarse probabilidad al comportamiento de los fotones; la Probabilidad puede utilizarse para calcular el número porcentual de fotones en un estado determinado, o puede utilizarse para calcular la posibilidad de un único fotón en un estado determinado.
La interpretación anterior es aplicable para los estados coherentes y mezclas estadísticas de los mismos, como la luz térmica, mientras que el segundo es para usarse con un solo fotón en el estado de Fock tal como se define en la Óptica Cuántica.
Además, los campos electromagnéticos son observables (por ejemplo, con un osciloscopio) mientras que las funciones de onda de Schrödinger no los son, incluso en principio.
Claramente, entonces, los campos no son funciones de onda, son campos físicos, observables, lo que lleva a obtener la probabilidad de encontrar un fotón en algún lugar con su módulo "cuadratizado".
