Egy foton lehet polarizálatlan?

Az EM rezgésnek mindenképpen megvan a két, egymásra merőleges síkja. És külső hatás nélkül ez nem is változik meg.

De polarizáltságról nincs értelme beszélni, az mindenképpen TÖBB foton együttes, párhuzamos polaritását jelöli.

Pontosan.

Össze-vissza álló polarizáltságok keveréke.

Egy darab foton esetén olyan értelemben kezelhető a polarizált szó, hogy megadod neki, milyen szögben álljon.

De ugyebár, ha egyetlen fotont nézel, ami úgymond csak arra jár feléd, arról nem látszik, hogy azért olyan a polarizációja, amilyen ,mert random így állt be, vagy azért, mert valaki beállította.

Ezért írtam, hogy a sok fotonból álló fénysugárnál egyértelmű a polarizáltság, mert ott látható, hogy mindnek azonos.

Wadmalac sajnos nem adott pontos választ, ugyanis egyetlen fotonnak is van polarizációja, és az nem csak sok foton együttes tulajdonságát jelenti.

Nem árt tisztában lenni a foton fogalmával. A foton fogalma onnan ered, hogy kis intenzitású fény esetén a fényt mindig kis kvantumokban észleljük, ezeket hívjuk fotonoknak. Nagyobb intenzitásoknál ezek észlelése egybemosódik és egy időben folytonosan változó intenzitású hullám képét kapjuk.

A fény tehát alapvetően ugyanúgy kvantumos viselkedésű, mint az anyag, vagyis az atomok és molekulák. Ebből következően lehetnek különböző állapotai aszerint, hogy a leírásához használt mennyiségeknek milyen értékei vannak. Ez nagyon hasonló ahhoz, ahogy pl. az atomok esetén is van fő- és mellékkvantumszám, mágneses meg spinkvantumszám. Csak elektromágneses hullámok esetén lehet beszélni arról, hogy mekkora a frekvenciája (hullámhossza, energiája, impulzusa), impulzusmomentuma (helicitása), polarizációja, fázisa, és arról is, hogy pl. ún. fotonszám-sajátállapotban van-e az adott rendszer, vagy nem. (Illetve lehet arról is beszélni, hogy a hullám koherens-e vagy nem, de ez nem egy fotonra is vonatkoztatható tulajdonság, hanem a forrás illetve a fényt kibocsátó fizikai mechanizmus jellegzetessége.)

Polarizációja egyetlen fotonnak is van, de ezt igazán csak az érti, aki tanult kvantummechanikát, és nem ütközik meg azon, hogy a polarizáció eredeti vektorgeometriai jelentése itt teljesen eltűnik, és egy ebből absztrahált kvantumfizikai fogalom lép a helyébe, amelynek jelentése csak több foton mérésének statisztikáján keresztül jut érvényre.

Egyetlen foton viszont biztosan nem lehet polarizálatlan, ahogy az sem lehet, hogy ne legyen hullámhossza. A fény, amit az adott forrás kibocsát, az lehet polarizálatlan. Ez pedig azt jelenti, hogy az általa kibocsátott fényt fotononként mérve azok statisztikájából az adódik, hogy a polarizációs vektorok átlaga a nullvektor. Vagy másképpen fogalmazva, hogy az adott fény nagyobb intenzitású határesete egy olyan fénysugár, amelynek nincs kitüntetett polarizációs iránya, és amelyet egy lineáris vagy cirkuláris polárszűrőn áteresztve annak intenzitása minden szűrő-beállítás esetén a felére csökken, mert egyformán tartalmaz minden polarizációs irányt.

#5:

Idéznék magamtól:

"Egy darab foton esetén olyan értelemben kezelhető a polarizált szó, hogy megadod neki, milyen szögben álljon.

De ugyebár, ha egyetlen fotont nézel, ami úgymond csak arra jár feléd, arról nem látszik, hogy azért olyan a polarizációja, amilyen ,mert random így állt be, vagy azért, mert valaki beállította."

Kvantumfizika ide vagy oda, ez a lényeg.

Természetesen egy darab foton is polarizálható, nem csak csoportosan.

De egy fotonról sosem mondod meg utólag, hogy az polarizálva van. Egyszerűen csak felmérni tudod, hogy milyen polarizációs helyzetben van a hullám.

"De egy fotonról sosem mondod meg utólag, hogy az polarizálva van. Egyszerűen csak felmérni tudod, hogy milyen polarizációs helyzetben van a hullám."

Ne keverjük a "polarizáció" és a "polarizált" kifejezéseket.

A polarizáció egy olyan fizikai mennyiség, amely egyetlen fotonra is értelmezhető, legfeljebb ez a mennyiség nem meghatározott vagy nem ismert (lásd koherens vagy inkoherens szuperpozíció).

A "polarizált" pedig egy jelző, amivel egy hullámot, vagy egy hullámforrást jellemzünk. Polarizált hullám esetén minden detektált foton polarizációja azonos.

Foton szempontból tehát a hullám polarizáltsága egy statisztikai tulajdonság, amely fotonok sokaságát jellemzi, a polarizáció meg egy adott fotonra is mérhető fizikai mennyiség.

A foton polarizációja, azaz spinje létezik, egyes spinűnek számit, ennek két lehetséges "alap" változata a balra vagy jobbra cirkuláris polarizáltság. Sok (elemi) kölcsönhatási folyamat előírja kiválasztási szabállyal, hogy a foton egy határozott spint el kell vigyen, tehát cirkuláris polarizációjú foton fog keletkezni vagy azt tudja elnyelni pl. egy atom. Molekula partner estén nem zárom ki, hogy esetleg nulla eredő spint kell elvinnie, de ehhez nem értek annyira, talán rezgési átmenetnél lehet ilyen.

De ami a kérdést illeti: egy foton nem lehet polarizálatlan, mert ez a makroszkópikus mérési eredmény csak egy sokaságátlaggal jöhet létre, szuperpozícióval nem.