Strona głównaPytania → Czy kwanty światła mogą być...

Czy kwanty światła mogą być spolaryzowane?

Pytanie

Pyta Marek

Klasyczna polaryzacja to rozdzielenie promienia na dwa o kierunkach prostopadłych oscylacji. Czy kwant światła można spolaryzować? I co wtedy się dzieje z energią kwantu, która nie może być mniejsza od pewnej minimalnej wartości? Czy ewentualna polaryzacja kwantu lub fali jest trwała? Czy występuje w przestrzeni światło naturalnie spolaryzowane?

Odpowiedź

Odpowiada Piotr Wasylczyk

Kwanty światła (fotony) mogą być spolaryzowane. Możemy np. mieć pojedynczy foton o polaryzacji liniowej. Taki foton nie może naturalnie podzielić się na dwa, kiedy pada na elementy rozdzielający polaryzację na różne składowe (np. ustawione pod kątem 45 i -45 stopni do kierunku jego polaryzacji), czy na polaryzator absorbujący jedną z polaryzacji liniowych – taki foton może jedynie przez taki układ przejść albo nie. I właśnie to prawdopodobieństwo przejścia jest odpowiednikiem natężenia wiązki przechodzącej przez polaryzator w klasycznej optyce.

Spolaryzowane fotony i rozmaite operacje na ich polaryzacji wykorzystuje się w bardzo wielu eksperymentach z optyki oraz informatyki kwantowej. Warto na początek zapoznać się np. z realizacją kwantowego szyfrowania informacji przy pomocy spolaryzowanych liniowo w różnych kierunkach fotonów, w tzw. protokole BB84 – historycznie pierwszym przykładzie takiego pomysłu.

Polaryzacja fotonu może się zachowywać, np. przy propagacji w próżni, a może się też zmieniać (np. przy propagacji w światłowodzie) – występują tu wszystkie zjawiska znane z optyki klasycznej.

W przyrodzie światło spolaryzowane powstaje najczęściej przy odbiciu światła słonecznego od powierzchni dielektryków (izolatorów), np. wody – dlatego podczas żeglowania przydają się okulary z filtrem polaryzacyjnym, który pozwala wyeliminować to odbite, spolaryzowane liniowo (choć zwykle jedynie częściowo) światło.