En realidad, el criterio de si dos fotones mostrarán interferencia de onda significativa o no es si son coherentes y no si tienen la misma frecuencia o la misma polarización. Hay diferentes partes de coherencia: coherencia espacial, coherencia de polarización, coherencia de fase, pero en términos de efectos de interferencia, la más importante es la coherencia de fase y la coherencia espacial. Dos fotones que tienen una cantidad razonable de fase y coherencia espacial formarán un patrón de interferencia estable.
En realidad, todos los fotones interfieren entre sí. * Sin embargo, si la diferencia de fase entre los dos fotones está saltando constantemente (es decir, los fotones tienen baja coherencia de fase), los efectos de interferencia saltarán muy rápidamente al azar. Por lo tanto, los efectos de interferencia son aleatorios y no se forma un patrón de interferencia estable que pueda persistir durante más de unos pocos nanosegundos. Promediar estos efectos de interferencia que cambian aleatoriamente durante unos pocos nanosegundos, como deben hacer los sensores, por lo tanto, promedia todos los efectos de interferencia. Por lo tanto, decimos que dos fotones siempre interfieren instantáneamente, pero si los dos fotones son significativamente incoherentes, no forman patrones de interferencia estables.
Además, incluso si dos fotones tienen coherencia de fase, pero no coherencia espacial, aunque la intensidad en un punto en el espacio durante muchos puntos en el tiempo puede mostrar efectos de interferencia estables, la intensidad en diferentes puntos en el espacio experimentará aleatoriamente diferentes efectos de interferencia tales que no surge un patrón de interferencia espacial estable.
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Entonces, sí, dos fotones de diferentes frecuencias pueden formar un patrón de interferencia estable (que conduce a latidos en el tiempo y franjas en el espacio) si son significativamente coherentes entre sí. Sin embargo, cuanto mayor es la diferencia de frecuencia entre dos fotones coherentes, más difícil es hacerlos y mantenerlos coherentes, y también, más complicado es el patrón de interferencia. Por lo tanto, desde un punto de vista práctico, cuanto más difieren en frecuencia dos fotones, es menos probable que obtenga un patrón de interferencia bueno, simple y claro.
Además, dos fotones coherentes de la misma frecuencia pero de polarizaciones diferentes también pueden formar patrones de interferencia. Sin embargo, dado que la polarización es el parámetro que se está variando, el patrón de interferencia se formará en la distribución de polarización en el sensor, y no en la distribución de intensidad. Es decir, no verás directamente franjas brillantes y oscuras. Verá franjas con una polarización y otras franjas con una polarización diferente. Sin embargo, mirar este patrón a través de un filtro de polarización lineal puede cambiar efectivamente el patrón de interferencia de polarización a un patrón de interferencia de color / intensidad:
Como puede ver, la coherencia y los efectos de interferencia de onda son mucho más complicados de lo que los libros de ciencias elementales lo hacen ser. He tratado de darle un resumen y una introducción generales, pero una explicación adecuada requiere un tratado mucho más largo.
* Tenga en cuenta que este lenguaje es engañoso. Los fotones nunca interactúan directamente entre sí. En otras palabras, dos fotones que se encuentran en el espacio vacío se atravesarán sin verse afectados. Más bien, la interferencia de fotones es un caso de dos o más fotones que actúan sobre el mismo objeto al mismo tiempo (es decir, un sensor de cámara, una pantalla de proyector, una hoja de papel), como un tira y afloja, y un patrón de interferencia puede resultar sobre cómo los dos efectos de los fotones que actúan sobre el objeto se contrarrestan entre sí.
