Re: Interferenza EM

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Thu, 27 May 2004 20:48:35 +0200

rom - Thu May 27 20:48:35 2004
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Paolo Russo ha scritto:
> In questo periodo seguo il ng poco e male, quindi non ho seguito
> tutto. Non ho capito se piazzi i laser in modo che sparino l'uno
> contro l'altro o se li metti accanto e quasi paralleli
> (leggerissimamente convergenti). Nel primo caso credo che
> semplicemente la situazione ondulatoria non sia come detto; onda
> stazionaria, si', ma senza cancellazioni. Il verso dei due raggi e`
> opposto: nei punti dove il campo elettrico si cancella, si rafforza
> quello magnetico e viceversa. A meno che non stia prendendo una
> cantonata (possibilissimo), non credo che ci siano zone di intensita`
> luminosa zero alternate a zone di intensita` massima, per cui direi
> che il problema della scomparsa dei fotoni non dovrebbe porsi.
Direi che si trattava del primo caso.
Obiezione interessante la tua, ma ora cerco di spiegare perche' non
vale.
Cio' che tu vedi come costante non e' la "intensita' luminosa", ma la
densita' di energia.
Se invece volessi instendere per intensita' il vettore di Poynting,
avresti zeri sia dove si annulla E sia dove si annulla B...

Ma il problema e': che cosa misura un rivelatore?
Ovviamente dipende dal rivelatore, ma per la luce visibile i
rivelatori sono sempre (che io sappia) sensibili al campo elettrico e
non al campo magnetico.
Percio' se si mettesse una schiera di rivelatori lungo la retta dei
due fasci, si avrebbe una successione di massimi e minimi (zeri).

Ci sono altre cose interessanti da dire.
Una e' che per quanto siano "monocromatici", i due laser hanno
in realta' un tempo di coerenza finito. Ho provato a calcolarlo per i
migliori laser che si realizzano oggi, e ho trovato (nel visibile)
circa 0.01 s.
(Nessuno lo dica a M. Fazio, se no s'incazza ;-) )

Cio' significa che se si prolunga la misura per un tenpo di
quest'ordine o maggiore, i due laser si sfasano a caso, i massimi e
minimi si spostano, e non si vede niente.
La soluzione e' semplice: usare un solo laser che "si guarda in uno
specchio".
In questo caso il laser e la sua immagine restano rigorosamente in
fase, e si puo' fare la misura per il tempo che si vuole.

Mi chiedevo se un'esperimento del genere fosse stato fatto, e ho
scoperto che fu fatto per la prima volta nel 1890 (avete letto bene:
114 anni fa!), da O. Wiener (il padre di Norbert?)
Questi non usava laser, che non c'erano, ma una sorgente molto meno
raffinata (non so quale). L'esperimento e' descritto in Born e Wolf,
"Principles of Optics", al par. 7.4 (Standing waves).
Risultato: quello che ci si aspetta dalla teoria di cui sopra.

Seconda osservazione: la tua obiezione mi ha fatto capire meglio la
ben nota questione circa la posizione dei fotoni (che non esiste come
osservabile) e la relativa funzione d'onda.
Mi sembra di poter dire che esista un'osservabile "posizione
elettrica": quella misurata appunto da un rivelatore sensibile al
campo elettrico.
In linea di principio direi si possa anche definire una "posizione
magnetica".
Al momento non saprei dare un'espressione matematica a quest'idea, e
non so se nessuno l'abbia mai data.
Ma sarei pronto a scommettere che se si possono definire questi due
operatori, risulteranno non commutare tra loro...
          
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Thu May 27 2004 - 20:48:35 CEST