Polarisation von Photonen

rüdisüli · Anmeldungsdatum: 23.09.2015 Beiträge: 95

Hauptfrage:
1. Sind Photonen (einzeln, für sich betrachtet) zirkular oder linear polarisiert? Was ist häufiger?

Weitere:
2. Wenn ein Photon linear polarisiert wäre, wie könnte dann dessen Drehsinn bzw. Helizität definiert werden?
3. Ist es möglich die Polarisation eines einzelnen Photons (zirkular oder linear) zu verändern, etwa durch einen Stossprozess?
4. Ist es möglich durch einen Prozess den Drehsinn eines einzelnen, zirkular polarisierten Photons umzukehren?

2 linear polarisierte EM-Felder können so überlagert werden, dass ein zirkular polarisiertes Feld entsteht. Umgekehrt kann aus 2 zirkular polarisierten EM-Feldern ein linear polarisiertes Feld gebildet werden. Im Zusammenhang mit den obigen Fragen und der Betrachtung von einzelnen Photonen als Entitäten ist dies jedoch nicht hilfreich.

rüdisüli · Anmeldungsdatum: 23.09.2015 Beiträge: 95

Möglicherweise gibt es hier eine AW: Wikipedia (de), "Photon", Abschnitt "Spin", letzte 2 Sätze.

Demnach wären Photonen im Prinzip spiralförmige EM-Felder. Stimmt das?

Allerdings gibt es auch linear polarisierte Photonen als Überlagerung von zirkular und entgegengesetzt polarisierten "Zuständen". Nun frage ich mich, was ich mir darunter vorstellen soll. Können die 2 "Zustände" hier als 2 Komponenten betrachtet werden, d.h. als kleinere Spiralfelder, welche das linear polarisierte Photon begründen?

Ausserdem frage ich mich, wie weit all die Polarisations-Prozesse, die auf EM-Wellen bzw. Gruppen von Photonen anwendbar sind, auch für einzelne Photonen funktionieren.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 21469

„Photon“ ist der Begriff für eine elementare Anregung des quantisieren elektromagnetischen Feldes. Die mathematische Darstellung ist dabei nicht eindeutig: so ähnlich wie kein ausgezeichnetes Koordinatensystem existiert, dürfen wir mathematisch keinen bestimmten Polarisationszustand auszeichnen.

Physikalisch ist demnach ein linear / zirkular / elliptisch polarisiertes Photon die elementare Anregung des linear / zirkular / elliptisch polarisierten elektromagnetischen Feldes. Was du konkret verwendest hängt lediglich davon ab, welches Feld vorliegt.

Im Falle elementarer Prozesse wie der spontanen Emission in Atomen liegen üblicherweise Photonen mit Spin 1 ein vor.

rüdisüli · Anmeldungsdatum: 23.09.2015 Beiträge: 95

Danke für die AW.
Wenn man nun ein linear polarisiertes Photon mit einem zirkular polarisierten vergleicht, wobei die Photonenenergie bei beiden gleich gross ist, wie ist dann das Verhältnis für die Amplituden der betreffenden E-Felder?
2:1, Wurzel(2):1 oder 1:1?