Кохеренс - бұл ... келісілген жеңіл толқындар. уақытша когерентті

кеңістікте таралатын толқын қарастырайық. Кохеренс - түрлі нүктелерінде өлшенген оның фазалардың арасындағы корреляция шара. Coherence толқын оның көзі сипаттамаларына байланысты.

қайшылықсыз екі түрі

ның қарапайым мысал қарастырайық. өсуі және су бетінде құлап, екі өзгермелі елестетіп көріңізші. толқыны көзі үйлесімді су бетінің су бұзып тыныш бетінен тиеген және жойылған ғана стик екенін есептейік. Осылайша екі қалтқылардың қозғалыстар арасындағы мінсіз корреляция бар. Олар жоғары жылжыту мүмкін емес және төмен дәл фазада, бір көтерілді, басқа төмен, бірақ екі қалтқылардың лауазымдарына арасындағы фазалар айырмасы уақыт тұрақты болып табылады. Үйлесімді ауытқып нүктесі көзі мүлдем шығарады келісілген толқынын.

Жарық толқындарының үйлесімдік сипаттайтын кезде, оның екі түрін ажырата - кеңістіктік және уақытша.

Coherence шығаратын жарық қабілеттілігіне жатады кедергі үлгісін. екі жарық толқындар бірге әкелді, олар өсті салаларын құру мен жарықтығын төмендеді болмаса, олар некогерентной деп аталады. олар (толық деструктивті интерференция аудандарда мағынасында) «мінсіз» интерференция үлгісіндегі болса, онда олар толық келісілген болып табылады. екі толқын «тамаша кем» суретті жасау болса, онда ол олар ішінара келісілген болып табылады деп саналады.

Майкельсон интерферометрі

Кохеренс - үздік эксперимент түсіндіріледі құбылыс.

айна м ₁ қарай жарық 50% -ын құрайды және айна М ₂ қарай 50% жібереді Мөлдір айна М _0, үстіне _{бағытталған.:} Майкельсона көзден (күн, жұлдыз, немесе лазерлік кез келген болуы мүмкін) S бастап жарық интерферометр арқалық кері М ₀ Айна әрбір _{шағылысқан,} және жарық тең үлестермен М ₁ шағылысқан және М ₂ құрылғы светоделителя үшін айна М ₁ қашықтықты өзгерту арқылы конфигурациялауға болады Экран В үстіне аралас және болжанып _отыр.

Майкельсон интерферометрі мәнi бойынша өз уақыты-кешіктіріп нұсқасымен сәулесін араластырады. айна м ₁ жолында өтеді Light айна M ₂ жылжытады сәуленің астам 2D туралы қашықтықты баруға _бар.

ұзындығы мен уақыт когерентности

Қандай Экранда байқалады? D = 0, өте айқын араласу шашағы бірқатар көруге болады кезде. D өсті кезде жолағы кем айқын болып: қара жерлер жарықтануы, және жеңіл - күңгірттеу. Соңында, өте үлкен D үшін, D белгілі бір сыни мәні асатын, жарық және қараңғы сақина ғана қалды қалдырып, толығымен жоғалады.

уақыт кешіктіру жеткілікті үлкен болғанда Әлбетте, жеңіл далалық өзі уақыт-кешіктіріп нұсқасы кедергі болмайды. Арақашықтық 2D - бұл ұзындығы когерентности: бұл қашықтықта қарағанда жолмен айырмашылық аз ғана кезде кедергілер әсерлер елеулі болып табылады. Бұл мән, оның бөлу _С Т кезінде айырбастауға болады жарық жылдамдығы с: T _C = 2D / с.

өздігінен кешіктіріп нұсқасы кедергі оның қабілеті: Майкельсон эксперимент жарық толқынының уақытша когерентность өлшейді. Жақсы-тұрақтанды лазерлік т _с = 10 ^-4 с, = 30 км л _с; жылу T _C = 10 ^-8, = 3 м л _С жарық сүзгі.

Кохеренс мен уақыты

Уақытша когерентность - бағыты бойынша тарату түрлі нүктелерінде жарық толқындардың фазалар арасындағы корреляция шара.

көзі кеңістікте кейбір нүктесінде қашықтық L _с = λ ² / (2πΔλ) кезінде кедергі болады λ және λ ± Δλ, толқын ұзындығы шығарады делік. л _с - ұзындығы когерентности.

ωt - х бағытында толқынын таратылатын фазалық = KX F ретінде анықталады. біз қашықтық L _С уақыты кезінде Т кеңістікте сурет толқындар _{есептесеңіз,} х = 0 фазада екі толқындық K ₁ және К _2, фаза айырмасы Δφ = L _С (- К _2, К _{1) тең.} Δφ = 1, немесе Δφ ~ 60 °, жеңіл бұдан былай келісілген кезде. Араласуға және дифракциялық айырмашылығы айтарлықтай әсер етеді.

Осылайша:

• 1 = L _C (K ₁ - K _{2) = L C (2π / λ} - 2π / (λ + Δλ));
• _{L C (λ + Δλ - λ} ) / (λ (λ + Δλ)) ~ л C Δλ / λ ² = 1 / 2π;
• L _C = λ ² / (2πΔλ).

толқын жылдамдығы с кеңістік арқылы өтеді.

уақыт когерентности Т _с = L _C / с. λf = C, содан кейін Δf / F = Δω / ω = Δλ / λ бастап. Біз жазуға болады

• L _C = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = C / Δω;
• T _C = 1 / Δω.

белгілі болса, толқын ұзындығы жарық көзі насихаттау немесе жиілігі, ол л _С және Т _с есептеу _{мүмкін.} оптикалық жолы айырмашылық л _C қарағанда айтарлықтай жоғары болса, ол мұндай жұқа пленкалы араласу ретінде амплитудасын бөлу жолымен алынған кедергілер үлгісін, сақтауға мүмкін _емес.

Уақытша когерентность көзі қара дейді.

Кохеренс және ғарыш

Кеңістік когерентности - таралу бағытына көлденең түрлі нүктелерінде жарық толқындардың фазалар арасындағы корреляция шара.

Кезде сызықтық б тәртібін өлшемдері монохроматическим жылу (сызықтық) көзден қашықтық L, D _C = 0,16λL / δ-ден астам қашықтықта орналасқан екі слоттары, бұдан былай танымал кедергілер үлгісін шығарады. πd _C ^2/4 когерентті көзден ауданы болып табылады.

уақытта T экраннан қашықтығы L перпендикуляр орналасқан, ені б көзін көрсеңіз, экран қашықтық D бөлінген, екі ұпай (Р1 және Р2) көре аласыз. Р1 және Р2 электр өрісінің көзі барлық нүктелер, бір-бірімен байланысты емес екені радиация шығаратын толқындардың электр өрістерінің суперпозиция білдіреді. Үшін электромагниттік толқындардың Р1 және Р2 шығу, суперпозиция және P2 P1 танымал араласуы үлгісін құру фазада болуы тиіс.

когерентті жағдайы

уақыт т кейбір нүктесінде, көзі екі шетінен жарық сәуле толқындары екі нүктелер арасындағы орталығында тікелей белгілі бір фаза айырмасының бар. арқалық алыс орталығына бара сәуленің қарағанда D (sinθ) бойынша өтуге нүктелік Р2 б сол жақ жиегінен / 2 келе. нүктесі Р2 б оң жақ жиегінен алдағы сәуленің траекториясы, жолы D (sinθ) / 2 кем өтеді. қашықтықта айырмашылық екі арқалықтар үшін саяхат sinθ · D және фазалық айырмашылықты Δf '= 2πd · sinθ / λ болып табылады. толқындық майдан бойымен Р1-ден Р2 қашықтықта, біз sinθ / λ · Δφ = 2Δφ '= 4πd алуға. көзі екі шетінен шығаратын толқындар, уақыт т кем P1 бар фазада болып табылады және Р2 облысында 4πdsinθ / X. бойынша кезеңінің жүзеге болып табылады. sinθ ~ δ / (2L), содан кейін Δφ = 2πdδ / (Lλ) бастап. Δφ = Δφ ~ 1 немесе 60 ° болғанда, жарық, енді келісілген болып саналады.

Δφ = 1 -> D = Lλ / (2πδ) = 0,16 Lλ / δ.

кеңістік когерентности майдан текті фазалық деді.

Қыздыру шамы бессвязно жарық көзі үлгісі болып табылады.

біз радиацияның ең егер белінен келісілген жеңіл, некогерентной сәулелену көзі алуға болады. Бірінші кеңістіктік сүзгілеу кеңістіктік үйлесімдік арттыру жүзеге, және үлкенірек уақытша келісу үшін, содан кейін спектрлік сүзу.

Фурье қатарына

Синусоидалды ұшақ кеңістіктегі және уақыт толық келісілген толқын, және уақыт, оның ұзақтығы және когерентті ауданы шексіз. Барлық нақты толқындар соңғы уақыт аралығы үшін тұрақты толқын серпін болып табылады, және таралу олардың бағытына перпендикуляр ұшын бар. Математикалық, олар мерзімді функциясы сипатталады. табу үшін толқын серпін қазіргі және ұзындығы когерентности анықтау үшін жиіліктері емес мерзімді функцияларды талдау қажет Δω.

Фурье талдауға сәйкес, еркін мерзімді толқыны синусын толқындар ретінде қарастырыла алады. Фурье синтез синусоидалды толқындардың көптеген суперпозиции еркін мерзімді сигнал алуға мүмкіндік береді дегенді білдіреді.

Байланыс статистика

ол электромагниттік теориясы мен статистика, сондай-ақ статистикалық механика статистика механика одағы біріктіру нәтижесі болып табылады, өйткені Кохеренс теориясы, физика және басқа да ғылымдардың байланысы ретінде қарастыруға болады. теориясы жарық өрістерінің мінез Кездейсоқ тербелісті сипаттамаларын және әсерін анықтау үшін пайдаланылады.

Әдетте бұл тікелей толқыны өрісінің ауытқуы өлшеу мүмкін емес. Жеке «және кешсе» көрінетін жарық тікелей анықтау мүмкін емес, немесе тіпті талғампаз құралдарымен: оның жиілігі шамамен секундына ¹⁵ қазан тербелістер болып табылады. Сіз тек орташа өлшеу мүмкін.

қайшылықсыз қолдану

келісу мысал ретінде физика және басқа да ғылым қосылу өтінімдерді бірқатар байқауға болады. Ішінара келісілген өрістер кем лазерлік байланыс үшін оларды пайдалы етеді атмосфералық турбуленттілік, әсер етеді. термоядролық нысанаға сәуленің әрекет «тегіс» жетекші араласу әсерлерін азайту: Олар сондай-ақ лазерлік-индукцияланған термоядролық реакциялар зерттеу қолданылады. Coherence жұлдызды екілік жүйесін өлшемін және бөлу анықтау үшін, атап айтқанда, пайдаланылады.

Жарық толқындарының Кохеренс классикалық және кванттық өріс зерттеу маңызды рөл атқарады. 2005 жылы, Рой J. Glauber оптикалық когерентті кванттық теориясы қосқан үлесі үшін физика бойынша Нобель сыйлығының лауреаттарымен бірі болды.