Koherentzia - a ... koherente argi-uhinak. temporal koherentzia

Demagun uhin espazioan hedatzen bat. Koherentzia - bere fase arteko korrelazioa neurri bat, puntu desberdinetan neurtzen. Koherentzia olatua bere iturburu ezaugarriak araberakoa da.

Bi koherentzia mota

Dezagun kontuan adibide sinple bat. Imajinatu bi karroza, goranzko eta ur azalean erortzen. Demagun uhin iturria den harmonikoki murgilduta eta ura ur azalera azalera lasai hautsi kenduko makila bakarra da. Beraz, bi karroza mugimenduak arteko korrelazioa perfektua da. Ezin dute eraman gora eta behera, hain zuzen fasean, noiz joaten izan da, bestea behera, baina bi karroza posizioak arteko fase diferentzia denboran konstante bat da. Harmonikoki oszilatzen point iturria erabat sortzen uhin koherente.

Noiz olatuak argia koherentzia deskribatzen, bereizteko bere bi mota - espaziala eta tenporala.

Koherentzia argi gaitasuna ekoizteko dagokio interferentzia patroi bat. bi olatu argi badu ekarri dira elkarrekin, eta ez dute handitu arlo sortzea eta distira jaitsi, inkoherentea deitzen dira. sortzen dute "ideal" interferentzia patroia (osoa suntsitzailea interferentzia eremuetan zentzuan) bada, guztiz koherente dira. bi olatu bada sortzen argazkia "perfektua baino gutxiago", jotzen da partzialki koherente direla.

Michelson interferometro

Koherentzia - fenomeno hori onena esperimentu bat azaldu.

Michelson In interferometro sorburu S (den edozein izan daiteke: eguzkia, izarrak, edo laser) argia da semitransparent ispilu M _0, eta horrek argi% 50 ispilua M ₁ bidean adierazten du eta% 50 transmititzen ispilu M ₂ bidean kalera _zuzendu. habe da ispilu M ₀ atzera bakoitzetik islatzen _da, eta argi zatiak berdinak M _1etik islatu eta M ₂ konbinatu eta proiektatzen _dira pantaila B. a gailua da ispilu M ₁ distantzia aldatzen habe Splitter den moduan konfigura daitezke kalera.

Michelson interferometro funtsean time-atzeratua bere bertsioarekin habe nahasten ditu. Argi hori ispilu M ₁ bidean pasatzen ditu 2an distantzia joan ispilu M ₂ mugitzen duen habe bat baino _gehiago.

luzera eta koherentzia Ordua

Zer da pantailan ikusitako? d Noiz = 0 oso argi interferentzia mugetan kopuru bat ikus daiteke. Noiz d handitu da, banda bihurtzen gutxiago nabarmenagoa: the dark arlo bihurtu distiratsuagoa, eta argi - dimmer. Azkenik, d oso handia, zenbait D balioa kritikoa gainditzen, argia eta eraztunak ilun erabat desagertu, lausotzea bakarrik utziz.

Jakina, argi eremua ezin time-atzeratua bera bertsio oztopatzeko Unea atzerapena handia da nahikoa. Distantzia 2D - koherentzia luzera da: interferentzia ondorioak nabarmenak dira denean bakarrik modu distantzia hori baino gutxiago aldea. Balio hau t zehar bihur daiteke _c bere zatiketa argiaren abiadura c: t _c = 2D / c.

atzeratu beraren bertsio bat oztopatzeko bere gaitasuna: Michelson esperimentu temporal argi uhin koherentzia neurtzen. ongi egonkortu laser t _c A = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; bero t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m-tik iragazi argia.

Koherentzia eta ordua

Aldi baterako koherentzia - olatu argi faseak hainbat puntu hedapena norabidean zehar arteko korrelazioa neurri bat.

Demagun iturria λ eta λ ± Δλ, uhin bat, espazioan noizbait egingo distantzia l _c a = λ ² / (2πΔλ) at oztopatzeko igortzen. Non l _c - koherentzia luzera.

uhin x norabidean hedatzen a fasea f = kx gisa definitzen da - ωt. kontuan hartzen badugu irudia espazioan olatuak bada denbora t distantzia l _{c batean,} bi uhin bektore k ₁ eta k _2, hau fasean daude tan x = 0 arteko fase diferentzia Δφ = l _c (- k ₂ k ₁₎ berdina _da. Noiz Δφ = 1 edo Δφ ~ 60 º, argia ez da jada koherente. Interferentzia eta difrakzioa dute kontrastea eragin nabarmena.

Horrela:

• 1 = l _c (k ₁ - k _{2) = l c (2π / λ} - 2π / (λ + Δλ));
• _{l c (λ + Δλ - λ} ) / (λ (λ + Δλ)) ~ l c Δλ / λ ² = 1 / 2π;
• l _c = λ ² / (2πΔλ).

olatu abiadura c batekin espazioa igarotzen.

The koherentzia denbora t _c = l _c / s. λf = c geroztik, orduan Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. idatzi ahal izango dugu

• l _c = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = c / Δω;
• t _c = 1 / Δω.

ezaguna bada uhin-luzera edo argi iturburu hedapena maiztasuna, posible da l _c eta t _{c kalkulatzeko.} Ezinezkoa da interferentzia patroia anplitudea, zatituz lortutako behatzeko hala nola mehe film interferentzia gisa, optikoa bidea aldea da l _c baino nabarmen handiagoa _bada.

Aldi baterako koherentzia iturria dio Black.

Koherentzia eta espazioa

Lurraldearen koherentzia - puntu desberdinetan argi uhinak fase arteko korrelazioa zeharkako hedapena norabidea neurri bat.

Noiz monokromatikoak termiko (lineala) iturburu horren lineala δ ordena dimentsio distantzia L da, distantzia bat dago bi zirrikitu handiagoak d _c = 0,16λL / δ baino, jada ekoizteko ezagut interferentzia eredua. πd _c ^2/4 koherentzia iturburua eremua da.

Bada une t ikusi zabalera δ iturburu, distantzia L perpendikularra bota pantailan, pantailan bi puntu (P1 eta P2), distantzia d batez bereizita ikus daiteke. P1 eta P2 ere eremu elektrikoa iturri, eta hori ez da elkarren artean lotuta erradiazio puntu guztietan igorritako uhinen eremu elektriko the gainjartzea adierazten du. To uhin elektromagnetikoak P1 eta P2 irtenez, ezagut interferentzia gainjartze P1 eredu bat sortzeko eta P2 fasean egon beharko luke.

koherentzia baldintza

olatuak Argia erradiazio bi iturburu ertzak arabera, denbora t noizbait dute fase aldea jakin bat zuzenean bi punturen arteko erdian. habe ezker δ ertzetik point P2 datozen d pasa (sinθ) / 2 habe erdian epigrafe baino urrunago. habe eskuineko δ ertzetik P2 seinalatu datozen ibilbidea, bide d (sinθ) / 2 gutxiago pasatzen. distantzia aldea bi habe bidaiatu d da · sinθ eta fase aldea Δf 'adierazten = 2πd · sinθ / λ. P1 distantzia P2 olatu aurrean zehar gero, lortuko dugu Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. bi iturburu ertzak igorritako uhinak, P1 batera fasean denbora t at daude eta ez dira fase kanpo eskualdean 4πdsinθ / λ P2 ere. sinθ ~ δ / (2L) geroztik, orduan Δφ = 2πdδ / (Lλ). Noiz Δφ = Δφ ~ 1 edo 60 º, argia ez da gehiago jotzen da koherente.

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

esan uhin-frontea fasea homogeneotasun koherentzia espaziala.

Goria lanpara inkoherentea argi iturri adibide bat da.

Koherente argi erradiazio inkoherentea iturri bat lor daiteke, erradiazio gehiena baztertu badugu. Lehenengo espaziala iragazketa egiten da espaziala koherentzia handitzeko, eta handiago temporal koherentzia gero espektro iragazteko.

Fourier serie

Sinusoidal hegazkina uhin espazioa eta denbora guztiz koherente, eta bere denbora luzera eta koherentzia area amaigabeak. benetako olatuak guztiak uhin lekaleak denbora finitu tarte bat iraun du, eta amaieran izatea perpendikularra euren hedapen-norabidearen dira. Matematikoki, aldizkako funtzio bat direlarik deskribatu. maiztasunak uhin lekaleak eta koherentzia luzera Δω ez-aldizkako funtzioak aztertu behar zehazteko dauden jakiteko.

Fourier analisiaren arabera, aldizkako uhin arbitrarioa izango olatuak sine gainjartzea bat jo daiteke. Fourier sintesi esan olatuak sinusoidal pluraltasuna gainjartzea ahalbidetzen arbitrarioak aldizkako uhin bat lortzeko.

komunikazioaren estatistika

Koherentzia teoria egon fisika eta beste zientzia konexioa jo daiteke, teoria elektromagnetikoaren eta estatistikak, baita estatistika mekanika fusioa baten emaitza da estatistika mekanika batasuna da geroztik. Teoria ezaugarriak eta eremu argi portaera ausazko gorabeheren ondorioak zenbatzeko erabiltzen da.

Normalean, ezinezkoa da uhin eremuaren gorabeherak zuzenean neurtzeko. Banakako "gorabeherak" argi ikusgai ezin dira detektatu zuzenean, edo are instrumentuak sofistikatua batekin: bere maiztasun gutxi gorabehera urriaren ¹⁵ segundoko gorabeherak da. bestekoak baino ez duzu neurtu daiteke.

koherentzia aplikatzea

fisika eta beste zientzien Connection koherentzia adibide gisa aplikazio kopuru bat ere aurki daiteke. Euria eremuak koherente dira gutxiago kaltetutako atmosferikoak turbulentzia, horrek baliagarri horietako laser komunikazioak arabera. laser eragindako fusio erreakzioak aztertzeko ere erabiltzen dira: interferentziak efektuak "leundu" habe ekintza the thermonuclear helburuan puntako murriztea. Koherentzia bereziki erabiltzen da tamaina eta esleitzeko sistemetan binary izar zehazteko.

olatuak argi koherentzia kuantikoa eta eremu klasikoko azterketan paper garrantzitsua du. 2005ean, Roy J. Glauber Fisikako Nobel saria irabazi zuen bere koherentzia optikoaren teoria kuantikoari egindako ekarpenagatik bat izan zen.