Independientemente del costo computacional, la luz es un tipo de onda electromagnética, por lo que se puede simular con las ecuaciones de Maxwell. Si queremos simular la luz con las ecuaciones de Maxwell, debemos expresar el vector de campo eléctrico de la fuente de luz con una fórmula.
Si la fuente de luz es polarizada, esta tarea no será difícil, pero ¿y si quiero simular luz natural: para ser precisos, luz no polarizada?
¿Hay alguna fórmula aproximada para ello?
Si el resultado final que quiero obtener es solo intensidad de luz, ¿puedo simplemente reemplazar la fuente de luz no polarizada por una polarizada?
Bueno, para ser honesto, esta pregunta me vino a la mente cuando leí un documento que simulaba la luz en una sonda óptica nanométrica con las ecuaciones de Maxwell y la luz incidente en ese documento es polarizada, solo quiero saber si la luz no polarizada también está disponible para Las ecuaciones de Maxwell.
Para simular luz no polarizada, debe realizar dos simulaciones separadas utilizando las ecuaciones de Maxwell.
En la primera simulación, suponga que la luz entrante tiene algo de polarización ( cualquier polarización servirá). En la segunda simulación, suponga que la luz tiene la polarización opuesta (y es opuesta a x, la polarización circular derecha es opuesta a la polarización circular izquierda, etc.).
Ahora imagina que en todo momento, al azar, la luz cambia de un lado a otro entre estas dos simulaciones, demasiado rápido para medir. Entonces, la intensidad de la luz no polarizada es el promedio de la intensidad en las dos simulaciones, la fuerza óptica es el promedio de las fuerzas en las dos simulaciones, etc., etc.
Para obtener más detalles, consulte esta respuesta y comentarios: https://physics.stackexchange.com/a/31975/3811
Para responder a su pregunta sin atascarse en la mecánica cuántica, podemos suponer que la luz tiene suficiente intensidad (*) o que estamos hablando de ondas de radio comunes y corrientes (de nuevo, con suficiente intensidad). Bueno, independientemente de la naturaleza de la luz, en cualquier punto del espacio habrá una luz definida. y direcciones, por lo que las ecuaciones de Maxwell se aplicarán, no obstante.
Entonces, ¿qué significa que la luz esté polarizada? Supongo que significa que hay, en una escala de tiempo y una escala de distancia, alguna correlación entre la dirección en la que está alineado. En otras palabras, permanece fijo en alguna región o cambia de manera altamente simétrica (para luz polarizada circularmente). Pero con las advertencias mencionadas anteriormente, siempre puede elegir su escala de tiempo y escala de distancia lo suficientemente pequeña como para que permanezca correlacionada, especialmente cuando comienza a hablar de distancias cercanas a la longitud de onda mínima de la luz de la que está hablando (incluso si no es monocromática) . Entonces, modifiquemos nuestra definición para que signifique que está correlacionada en una escala de distancia significativamente mayor que la longitud de onda, es decir, . Aproximadamente, una gran longitud de coherencia .
Pero para responder a tu pregunta, no, puedes simularlo muy bien.
(*) El caso extremo aquí es la luz láser. ver Moteado .
Sí, las ecuaciones de Maxwell describen cualquier propagación de cualquier luz para prácticamente todas las aplicaciones técnicas que uno pueda imaginar.
No se pueden utilizar cuando se trata de intensidades bajas, es decir, a nivel de uno o pocos fotones.
Además, la generación de luz no siempre puede describirse mediante la ecuación de Maxwell (por ejemplo, radiación térmica, emisión espontánea y estimulada). Para eso es necesaria la mecánica cuántica.
leonelbrit