Photon Counting methods

Laboratorio 5: Conteo de Fotones

Alan Ríos y Débora Tenenbaum

Índice: ● ● ● ● ●

Teoría y distribuciones ¿Cómo contar fotones? Luz caótica y luz coherente Conclusiones Método para futuras mediciones

Objetivos: Estudiar los distintos regímenes estadísticos para distintos fuentes de luz.

Conteo de fotones y el efecto fotoeléctrico: Luz clásica incide sobre los átomos del cátodo que son tratados cuánticamente y se genera efecto fotoeléctrico. Luz Clásica: 1. Amplitud constante 2. Frecuencia constante

Laser He-Ne

Consideraciones cuánticas en los fotones incidentes: Luz Pseudo-Térmica: Amplitud Variable generada por el Speckle de un disco esmerilado rotante. Dependiendo de la relación entre T y Tc se diferencian dos regímenes:

Estadística asociada a ambas fuentes de luz: Luz Clásica:

Bose:

Cómo contar fotones?: Funcionamiento del PMT:

Arreglo Experimental:

¿Cuántas mediciones hacen falta para definir una distribución?

¿Cuántas mediciones hacen falta para definir una distribución?

¿Cuántas mediciones hacen falta para definir una distribución?

¿Cuántas mediciones hacen falta para definir una distribución?

¿Cuántas mediciones hacen falta para definir una distribución?

¿Cómo elegir un umbral adecuado? El ojímetro puede ser poco confiable...

Criterio del valle

3.5 mv

4.0 mv

4.5 mv

Determinando el umbral: No observamos el valle esperado Histograma de umbrales

Pantalla típica del conjunto de mediciones

Resultados: luz pseudo-caótica Recordamos: T >> Tc : Poisson T Tc

Estimación de Tc: Usando videos Intensidad en el Pinhole

Video Intensidad en función del tiempo

Autocorrelación temporal

¡No tenemos suficiente resolució n temporal!

Conclusiones: 1) El Tc estimado mediante el tamaño del speckle es un orden mayor que el obtenido de la autocorrelación temporal: - El modelo del speckle girando es muy básico. - No se alcanzó de forma adecuada el modo corriente 2) El análisis mediante el video no alcanzó la resolución temporal necesaria

Método para mediciones correctas: Luz Clásica: ● Conseguir muchos picos por pantalla y realizar muchas mediciones. ● Determinar el umbral mediante el método del valle y realizar el histograma deseado. Luz Pseudo-térmica: ● Ir al régimen Fotocorriente y determinar Tc ● Colocar 2 ventanas alejadas de Tc y realizar muchas mediciones. ● Determinar el umbral mediante el método del valle y realizar el histograma deseado.