A Curious Observer ‘s Handbook of Quantum Mechanics, Pt. 6 : 두 개의 양자 고스트

Aurick Lawson / 게티 이미지

가장 조용한 혁명 중 하나 현재 세기부터 양자 역학은 우리의 일상 기술에 들어갔다. 양자 효과는 물리학 및 현미경 실험 실험실에만 국한되었습니다. 그러나 현대 기술은 점점 더 근본적인 프로세스를 위해 양자 역학에 의존하고 있으며, 양자 효과는 향후 수십 년 동안 중요성이 커질 것입니다. 따라서 물리학자인 Miguel F. Morales는이 7 부작 시리즈에서 양자 역학을 일반 사람들에게 설명하는 힘든 작업을 수행했습니다 (수학은 없습니다). 아래는 시리즈의 여섯 번째 이야기이지만 언제든지 찾을 수 있습니다. 시작 이야기 이상 지금까지 전체 시리즈의 방문 페이지 유효한.

지금까지 양자 모험을하는 동안 우리는 흥미로운 양자 효과를 보았습니다. 그래서 우리의 마지막 주요 여행에서 양자 나무의 특히 무서운 구석을 탐구 해 보겠습니다. 오늘 우리는 얽힘 그리고 측정 순서.

이 두 개념은 양자 역학에서 가장 반 직관적 인 효과를 만들어냅니다. 너무 반 직관적이어서이 시리즈에는 아무것도 없다고 재확인 할 때라고 생각합니다. 우리가 본 모든 것은 수백 개의 노트로 뒷받침됩니다. 때때로 세상은 우리가 기대하는 것보다 더 이상합니다.

나는 항상 스파이와 스파이의 세계가 이상하고 무섭다고 생각했기 때문에 암호화가 오늘날 우리가 이야기하고있는 것을 적용하는 것이 적절할 수 있습니다. 그러나 우리가 거기에 가기 전에 갈 것이 훨씬 더 많습니다.

햇살 속에서 놀기

점점 어두워지고 황량한 숲, 덩굴에 물든 건조한 나무를 긴 산책 후, 우리는 예기치 않게 밝은 햇살에 반짝이는 초원으로 나아갑니다. 빛에서 번쩍 일 때마다 우리는 편광 선글라스를 당깁니다.

편광 선글라스의 렌즈는 세로 방향으로 편광됩니다. 즉, 자연스럽게 착용하면 편광 된 빛이 수직으로 통과하지만 수평으로 편광 된 빛은 완전히 차단됩니다. 이것은 물에서 나오는 반짝이는 빛이 종종 수평으로 편광되기 때문에 유용합니다. 반사 된 눈부심을 크게 줄여 수직 편광 만 허용하는 렌즈입니다.

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신비한 유리 잔의 아름다운 햇살에 약간 회의적이어서 여러 쌍의 선글라스를 들여다보기 시작합니다. 두세 쌍의 선글라스를 동시에 쳐다 보는 것은 당신을 어리석게 보이게하지만 이것은 우리가 과학을 위해 희생하는 것입니다. 우리는 당신이 볼 수있는 결과의 다이어그램을 스케치 할 것이지만, 3 쌍의 편광 선글라스를 함께 수집 할 수 있다면 집에서이 기사의 모든 실험을 할 수 있습니다.

두 개의 편광 선글라스를 통해 볼 때 보이는 것.  각 편광 렌즈는 편광 된 빛이 관자놀이의 화살표 방향으로 만 통과하도록합니다.  모든 렌즈는 편광되지 않은 빛의 절반 (중 회색)을 통과시킵니다.  그러나 빛이 두 안경을 모두 통과해야하는 경우 안경의 상대적인 방향이 중요합니다.  왼쪽에서 두 렌즈 모두 수직 편광이 통과 할 수 있으므로 첫 번째 렌즈를 통과하는 모든 빛도 두 번째 렌즈를 통과합니다.  반면 오른쪽은 뒷면의 안경을 회전시켜 수평으로 만 편광을 통과시켜 전면 유리에 의해 완전히 차단된다.  안경을 서로 45도 각도로 잡고 있으면 첫 번째 안경을 통과하는 빛의 절반이 두 번째 안경을 통과하게됩니다 (1/2 x 1/2 = 배경 조명의 1/4). .
확대 / 두 개의 편광 선글라스를 통해 볼 때 보이는 것. 각 편광 렌즈는 편광 된 빛이 관자놀이의 화살표 방향으로 만 통과하도록합니다. 모든 렌즈는 편광되지 않은 빛의 절반 (중 회색)을 통과시킵니다. 그러나 빛이 두 안경을 모두 통과해야하는 경우 안경의 상대적인 방향이 중요합니다. 왼쪽에서 두 렌즈 모두 수직 편광이 통과 할 수 있으므로 첫 번째 렌즈를 통과하는 모든 빛도 두 번째 렌즈를 통과합니다. 반면 오른쪽은 뒷면의 안경을 회전시켜 수평으로 만 편광을 통과시켜 전면 유리에 의해 완전히 차단된다. 안경을 서로 45도 각도로 잡고 있으면 첫 번째 안경을 통과하는 빛의 절반이 두 번째 안경을 통과하게됩니다 (1/2 x 1/2 = 배경 조명의 1/4). .

미구엘 모랄레스의 사진

앞쪽에 두 쌍의 컵을 들고 쌍 중 하나를 돌리면 컵을 통과하는 빛의 양이 다양하다는 것을 알 수 있습니다. 상당히. 안경이 90도 각도에있을 때 (예를 들어, 안경 중 하나는 자연스럽게 잡고 다른 하나는 옆으로) 거의 빛이 통과하지 않습니다. 렌즈를 통해 대조 된 이미지는 거의 완전히 검은 색으로 보입니다. 정말 좋은 편광 렌즈의 경우 거의 유리처럼 어둡습니다. 반대로 같은 방향으로 잡으면 한 쌍의 안경과 거의 같은 양의 빛을 남깁니다 (완벽한 정렬로 설치된 좋은 편광 렌즈를 사용하면 이것은 절대적으로 사실입니다).

이것은 이해하기 매우 쉽습니다. 두 컵을 모두 수직으로 잡으면 첫 번째 유리 잔은 수직 조명 만 통과합니다. 두 번째 쌍은 수직 빛도 통과 할 수 있기 때문에 차단할 것이 없습니다. 첫 번째 쌍을 통과 한 모든 빛도 두 번째 빛을 통과하게됩니다. 반대로 첫 번째 쌍을 옆으로 잡고 수 평광 만 통과하도록하고 두 번째 쌍은 자연스럽게 수 평광을 차단하도록 유지하면 둘 다 통과 할 수있는 빛이 없습니다. 함께, 그들은 매우 어둡게 보입니다. 그리고 두 컵을 서로 45도 각도로 잡고 있다면 이것은 평균입니다. 첫 번째 유리를 통과하는 빛의 절반은 두 번째 유리를 통과합니다.

렌즈 사이의 방향 만 중요하며 환경과 관련하여 어떻게 향하는지는 중요하지 않습니다.
확대 / 렌즈 사이의 방향 만 중요하며 환경과 관련하여 어떻게 향하는지는 중요하지 않습니다.

Miguel Morales의 사진

중요한 것은 렌즈 사이의 각도뿐입니다. 교차와 같은 상대적인 방향을 선택하고 두 렌즈를 함께 회전하면 불투명도가 동일하게 유지된다는 것을 알 수 있습니다. 오른쪽의 녹색 프레임 안경은 수직에 대해 ± 45 ° 각도로 고정되지만 첫 번째 쌍은 편광이 수직에서 왼쪽으로 45 °를 통과하도록 허용하므로 모든 빛이 차단됩니다.

모두 말이되는 것 같습니다. 그러나 이것이 양자 역학이라는 것을 기억하고 영화의 불길한 음악이 배경에서 재생되기 시작합니다. 세 번째 안경을 추가하겠습니다. 모든 방향을 똑바로 유지하기 위해 항상 수평 / 수직 방향에 파란색 타이어를 사용하고 ± 45 ° 방향에 녹색 타이어를 사용합니다.

크로스 렌즈부터 시작하여 그 뒤에 대각선 렌즈를 추가합니다.
확대 / 십자 렌즈부터 시작하여 그 뒤에 대각선 렌즈를 추가합니다.

Miguel Morales의 사진

왼쪽에 표시된 것처럼 두 개의 교차하는 컵으로 시작합니다. 그런 다음 45도 각도를 가리키는 세 번째 렌즈를 추가합니다. 뒤에 우리가 이미 가지고있는 두 가지. 자세히 살펴보면 예상대로 작동합니다. 원래 안경을 가리는 곳이면 빛이 검게 유지됩니다. 완전한 간섭이없는 작은 각도에서 빛은 45도 각도로 렌즈와 다른 렌즈 중 하나를 통과하여 그림 1에서 다시 보았던 더 어두운 색조를 얻습니다. 새로운 기능을 살펴보면, 빛이 모든 렌즈를 통과해야하는 영역도 모두 검은 색입니다.

안경을 재배치하면 큰 차이가 있습니다.
확대 / 안경을 재배치하면 큰 차이가 있습니다.

Miguel Morales의 사진

하지만 안경을 재배치하면 멋진 것을 보게 될 것입니다. 십자 안경으로 다시 시작하지만 이제 렌즈를 45도 각도로 슬라이드합니다. 중에서 그들. 이렇게하면 세 개의 렌즈가 겹치면서 빛이 통과합니다. 두 개의 렌즈 만 겹칠 때 예상되는 결과를 얻을 수 있습니다. 교차는 검정색이고 상대적으로 45 도는 색상입니다. 그러나 전면과 후면 렌즈가 교차되어 빛이 통과하지 못하더라도 다른 중편 광 렌즈를 방해하면 빛이 갑자기 통과 할 수 있습니다.

이상 해요. 그만큼 배열 안경에서 중요합니다. 집에서 시청하는 경우 렌즈 배열을 뒤집어보십시오. 크로스 렌즈가 스택에서 나란히 있으면 거의 빛이 통과하지 않습니다. 그러나 파란색 (가로 / 세로) 프레임과 녹색 (± 45도) 프레임 사이를 전환하면 일부 빛이 통과합니다.

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