Gomma quantistica con l’interferometro di Mach-Zehnder

Principio

Un interferometro di Mach-Zehnder viene illuminato con un raggio laser. Sugli schermi dietro l’interferometro compaiono frange di interferenza circolari. Se nei due percorsi dell’interferometro vengono posizionati filtri di polarizzazione con piani di polarizzazione opposti, le figure di interferenza scompaiono. Posizionando un altro polarizzatore davanti a uno degli schermi, il motivo riapparirà. La radiazione elettromagnetica può essere descritta sia in termini di onde che si propagano, sia in termini di particelle (fotoni). L’esperimento illustra questa dualità mostrando come i modelli di interferenza possono essere spiegati sulla base sia della meccanica ondulatoria classica che della fisica quantistica.

Vantaggi

• Renditi conto che parte delle informazioni trasportate da un fotone possono essere cancellate
• Discutere la dualità onda-particella dei fotoni interpretando il risultato sperimentale da diversi punti di vista
• Il setup di Mach-Zehnder permette di seguire molto chiaramente il diverso percorso dei fotoni

Attivita’ proposte

1. Imposta l’esperimento e osserva lo schema di interferenza sullo schermo.
2. Cambiare la polarizzazione dei raggi con i polarizzatori PF1 e PF2 e osservare l’influenza sulla figura di interferenza.
3. Utilizzare il terzo polarizzatore PF3 per annullare la polarizzazione della luce nei due fasci e osservare la ricomparsa della figura di interferenza.

Obiettivi formativi

• Dualità onda-corpuscolo
• Interferenza delle onde
• Meccanica quantistica