¿Cuál es el efecto de la polarización en la difracción por una rendija estrecha?

Considere la bien conocida demostración de difracción por una rendija que se estrecha. (Véase, por ejemplo, la demostración en el minuto 30 de esta conferencia en el MIT por Walter Lewin)

Es mi entendimiento (posiblemente erróneo) que la luz que emerge después de la rendija se vuelve sustancialmente más delgada que una longitud de onda polarizada.
Esto parecería implicar que la luz de polarización perpendicular no se transmitiría, lo que implica una diferencia bastante sustancial y dramática en los resultados del experimento con luz polarizada paralela y perpendicularmente. Es decir, en lugar de dispersarse, la luz polarizada en la dirección incorrecta esencialmente se apagaría a medida que la rendija se estrecha por debajo de una longitud de onda. ¿Es esto cierto?

Respuestas (2)

Primero, solo quiero corregir un pequeño malentendido. En todo caso, sería la luz con su campo eléctrico oscilando en el plano paralelo a la rendija la que tendría más dificultades para propagarse, y aun así, sólo en determinadas circunstancias. La mejor manera de explicar esto es ignorar, por un momento, el experimento que ha descrito y considerar un filtro polarizador simple.

El tipo más fácil de filtro polarizador del que hablar es simplemente una matriz de cables conductores paralelos muy próximos entre sí. Dicho filtro bloqueará la luz polarizada paralela a los cables. ¿Por qué? Debido a que el campo E de esta luz es paralelo a los cables, puede inducir corrientes que absorben energía de la radiación EM viajera. La luz polarizada perpendicularmente no induce tales corrientes y, por lo tanto, puede pasar más fácilmente.

Ahora, volviendo a tu pregunta. Si la rendija se cortara en un material conductor, y el ancho de la rendija fuera del orden de la longitud de onda, entonces, de hecho, podría haber una transmisión disminuida para la luz polarizada paralela al eje longitudinal de la rendija porque, en una aproximación aproximada, los bordes de la rendija la rendija actuaría como los cables conductores que describí antes. Sin embargo , aunque la luz transmitida posiblemente sea más tenue, la forma del patrón de difracción resultante no debería cambiar.

Por supuesto, todo esto es discutible si las rendijas se cortan en un material no conductor. En cualquier caso, el único cambio sería en la intensidad del patrón. Depende de usted decidir si cree que esta diferencia califica como una "diferencia sustancial y dramática en los resultados del experimento".

El polarizador de cerca también funciona con cables superconductores. Once puede explicar esto con los cables siendo osciladores excitados con un cambio de fase de 90 ° que emite ondas en ambas direcciones. En la dirección de avance, las ondas incidente y excitada se anulan, mientras que en la dirección reflejada se termina con las conocidas ondas estacionarias. Esta es toda la esencia de la teoría de la reflexión/transmisión: hay alguna transferencia de energía que produce emitancia de ondas desfasadas.
@datenwolf: No había pensado en ese ejemplo con cables superconductores, pero por supuesto entiendo cómo derivar el fenómeno de reflexión/transmisión. No lo incluí en esta respuesta porque pensé que estaba un poco más allá del alcance de la pregunta.
Creo que esto es más o menos correcto; las dos situaciones básicamente intercambian E por M, pero tengo que sospechar que hay algunos efectos de campo cercano (o gran angular) que distinguen las polaridades. Entonces, creo que podría haber algunas diferencias para un objetivo cercano y que corresponderían a un cambio en la forma general de las interferencias (pero no en las posiciones o ángulos). Voy a pensar en esto un poco más.

Intenté hacer de esto un comentario, pero no pude hacerlo. no sé por qué

@Colin K Gracias por su respuesta, aunque no estoy seguro de entender lo que dice. El filtro de cables conductores paralelos era en efecto lo que estaba pensando. Consideremos el caso en el que los cables están separados por una décima (o menos) de longitud de onda. Mi expectativa es que este filtro pase la luz polarizada perpendicularmente y refleje la luz polarizada paralela.

Ahora considere una hendidura cortada en un material conductor del mismo tamaño y forma que el espacio entre dos cables en el filtro anterior. Mi expectativa es que esta rendija refleje nuevamente luz polarizada paralela y pase luz polarizada perpendicularmente. Además, la luz que pasa “sufrirá difracción” y se dispersará significativamente. ¿Estás de acuerdo?
Si no es así, indique exactamente dónde no está de acuerdo.
Gracias. jim graber

Por cierto, mi primera suposición es que el filtro con muchos cables tendrá un ángulo de difracción mucho más pequeño, tal vez incluso insignificante, un ángulo basado en el ancho de todo el filtro, en lugar de en el ancho de una sola rendija.

Si editas tu pregunta, puedo actualizar mi respuesta. En este momento mi única opción es responder en un comentario a esta "respuesta"