W dniach 30.04-9.05.2009 współprowadziłem warsztaty KFnrD (www) w ramach licealnego obozu ogólnorozwojowego w Świdrze.
Temat
Czego oczy (zwykle) nie widzą - polaryzacja światła
(fizyka teoretyczna i doświadczalna, matematyka, programowanie i… fotografia)
Prowadzący
dr Rafał Demkowicz-Dobrzański, dr hab. Konrad Banaszek (UMK w Toruniu)
Aleksander Kubica, Przemysław Bienias, Piotr Migdał (MISMaP UW)
Uczestnicy
Kaja Cegiełka, Jakub Chęciński, Michał Fita, Dominik Krzemiński, Robert Pisarczyk, Tomek Smołka
Konspekt warsztatów
- Polaryzacja światła
- Wektor Jonesa
- Macierze: polaryzatora, płytki falowej
- Dwójłomność, aktywność optyczna
- Kryptografia kwantowa
- Obsługa programu MATLAB (darmowym i otwartym odpowiednikiem jego jest Octave)
- Ekstrakcja polaryzacji ze zdjęć
- Transformacja polaryzacji w światłowodzie
Zadania i problemy
- Napisać program, który z 4 zdjęć zrobi tabelkę, w której dla każdego koloru mamy trzy parametry $( J,s_x,s_z)$ (przy tej konwencji $\sqrt{s_x^2+s_z^2}\leq1$).
- Wyciągnąć osobno samo światło spolaryzowane (czyli $J \sqrt{s_x^2+s_z^2}$) i - niespolaryzowane (reszta).
- Napisać nakładkę, która symuluje działanie polaryzatora - t.j. w czasie rzeczywistym można ustawiać jego kąt oraz efektywność.
- Do uzyskania wyniku potrzeba tylko 3 zdjęć. Obliczając różne parametry na 4 róże sposoby, wyliczyć wariancję pomiarów (osobno dla każdego piksela).
- (Jeśli jesteś w posiadaniu aparatu cyfrowego). Dla danych ustawień (migawka, przesłona, czułość) zbadaj jak zależy wartość piksela od natężenia światła.
- Zaproponować jak usprawnić robienie 4 zdjęć z różnymi ustawieniami polaryzatora.
- …
Uwagi
Gdy odzyskujemy polaryzacje z kilku zdjęć, należy uważać na
- przesunięcia,
- czasy naświetlania i czułości (gdy np. jedno zdjęcie z serii zrobiło się na czasie 2x dłuższym, należy go podzielić przez 2).
Literatura
O sferze Blocha, obrotach itp (uwaga: czasem zamiast sfery Blocha mówią o sferze Poincare; z grubsza to są identyczne obiekty, jedynie mają inaczej ustawione osie):
- L. Jarowicz, Matematyczny opis stanu i stopnia polaryzacji światła
- Nielsen, Chuang, Quantum Computation and Quantum Information (taka gruba zielona książka :))
- J. Preskill, Lecture Notes for Physics 229 - Quantum Computation and Information, 1998, strony 37-56
Fajna graficzna demonstracja (polecam ściągnąć sobie Mathematica Player)
http://demonstrations.wolfram.com/LightPolarizationAndStokesParameters/
Kilka moich linków odnośnie do polaryzacji światłą znajduję się
http://delicious.com/stared/polarization
http://delicious.com/stared/swider2009
Materiały
Kontakt
W razie jakichkolwiek pytań - moc.liamg|ladgimp#moc.liamg|ladgimp.
Strona będzie się rozwijać, jeśli powstanie na to zapotrzebowanie.
PS: Jak zwykle polecam Feynmana wykłady z fizyki, jeśli ktoś ich jeszcze nie czytał.