Kohérénsi - a ... gelombang cahaya koheren. kohérénsi temporal

Mertimbangkeun a megat gelombang dina rohangan. Kohérénsi - a ukuran tina korelasi antara fase na, nu diukur dina titik béda. Gelombang kohérénsi gumantung kana karakteristik sumber na.

Dua jenis kohérénsi

Hayu urang nganggap hiji conto basajan. Ngabayangkeun dua ngambang, rising sarta ragrag dina beungeut cai. Nganggap yen sumber gelombang nyaéta hijina iteuk nu harmonically immersed jeung dikaluarkeun tina cai megatkeun beungeut kalem tina beungeut cai. Kituna aya korelasi nu sampurna antara gerakan ti dua floats. Aranjeunna teu tiasa mindahkeun luhur jeung ka handap persis dina fase, nalika hiji mana up, anu sejen ka handap, tapi nu bédana fase antara posisi tina dua floats nyaéta konstanta dina jangka waktu. Harmonically sumber titik osilasi ngahasilkeun pancen gelombang koheren.

Nalika ngajéntrékeun kohérénsi sahiji gelombang cahaya, ngabédakeun dua jenis anak - spasial na temporal.

Kohérénsi nujul kana kamampuh lampu pikeun ngahasilkeun hiji pola gangguan. Mun dua gelombang cahaya anu dibawa bareng, tur maranéhna teu nyieun area ngaronjat tur turun kacaangan, sabab nu disebut incoherent. Mun aranjeunna ngahasilkeun "ideal" pola gangguan (dina pengertian wewengkon gangguan destructive lengkep), aranjeunna pinuh koheren. Mun dua gelombang nyieun "kirang ti sampurna" gambar, éta dianggap anu sipatna sawaréh koheren.

Michelson interférométer

Kohérénsi - fenomena anu pangalusna dipedar ku hiji percobaan.

Dina Michelson interférométer lampu tina sumber S (nu bisa jadi salah sahiji: panonpoé, béntang, atawa laser) diarahkeun onto eunteung M semitransparent _0, nu ngawakilan 50% lampu nuju eunteung M ₁ jeung transmits 50% ka arah eunteung M _2. beam keur reflected ti unggal kaca spion deui M _0, sarta porsi sarua lampu reflected ti M ₁ jeung M _{2 digabungkeun} jeung projected onto a B. layar alat nu bisa ngonpigurasi ku cara ngarobah jarak ti eunteung M ₁ jeung beam splitter.

Michelson interférométer dasarna mixes sinar sareng versi waktos-nyangsang di na sorangan. Lampu anu pas dina jalan ka eunteung M ₁ geus balik jarak on 2D kana leuwih ti hiji sinar nu ngalir eunteung M _2.

Panjang na kohérénsi waktos

Naon anu ditempo dina layar? Lamun d = 0 bisa ditempo sababaraha fringes gangguan pisan jelas. Lamun d ngaronjat, band jadi kirang dibaca: wewengkon poék jadi caang, sarta lampu - dimmer. Tungtungna, keur d kacida gedéna, exceeding hiji nilai kritis tangtu D, lampu na cingcin poék ngaleungit sagemblengna, ngan nyésakeun Blur a.

Jelas, widang lampu teu bisa ngaganggu Vérsi waktos-nyangsang téa nalika waktu tunda anu cukup badag. Jarak 2D - eta teh panjangna kohérénsi: épék gangguan anu noticeable ngan lamun beda dina cara kirang ti kajauhan ieu. nilai ieu bisa dirobah dina mangsa t _c division na ku laju cahaya c: t _c = 2D / c.

Michelson percobaan ukuran kohérénsi temporal sahiji gelombang lampu: alatan kamampuhna pikeun ngaganggu versi nyangsang téa. A ogé-stabilized laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; disaring lampu ti panas t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Kohérénsi jeung waktu

Temporal kohérénsi - ukuran korelasi antara fase tina gelombang cahaya dina rupa titik sapanjang arah rambatan.

Nganggap sumber emits panjang gelombang λ sarta λ ± Δλ, nu di sawatara titik di spasi bakal ngaganggu dina jarak l _c = λ ² / (2πΔλ). Dimana l _c - panjangna kohérénsi.

Fase a megat gelombang dina x arah diartikeun f = kx - ωt. Lamun urang nganggap Gambar gelombang dina rohangan dina waktu t dina jarak l _c, beda fase antara dua gelombang vektor k ₁ na k _2, nu mangrupakeun dina fase dina x = 0 sarua Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Nalika Δφ = 1, atawa Δφ ~ 60 °, lampu nu geus euweuh koheren. Gangguan jeung difraksi boga pangaruh signifikan dina kontrasna.

kituna:

• 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).

gelombang ngaliwatan rohangan sareng laju c.

The kohérénsi waktu t _c = l _c / s. Kusabab λf = c, teras Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Urang bisa nulis

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

Mun hiji dipikawanoh panjang gelombang atawa frékuénsi sahiji rambatan sumber cahya, kasebut nyaéta dimungkinkeun pikeun ngitung l _c na t _c. Ieu mungkin pikeun niténan pola gangguan diala ku ngabagi amplitudo, kayaning gangguan pilem ipis, lamun beda jalur optik nyaéta nyata gede ti l _c.

Sumber kohérénsi temporal nyebutkeun Hideung.

Kohérénsi jeung spasi

kohérénsi spasial - ukuran korelasi antara fase gelombang cahaya dina titik béda transverse kana arah rambatan.

Sabot L jarak ti termal (linear) sumber monochromatic anu dimensi urutan δ linier, dua liang lokasina di kajauhan gede ti d _c = 0,16λL / δ, teu panjang ngahasilkeun pola gangguan recognizable. πd _c ^2/4 nyaeta wewengkon sumber kohérénsi.

Lamun dina waktu t ningali sumber δ lebar, disposed jejeg jarak L ti layar, layar bisa ningali dua titik (P1 jeung P2), dipisahkeun ku d kajauhan. Médan listrik dina P1 jeung P2 ngawakilan superposition sahiji widang listrik tina lambak dipancarkeun ku sagala titik tina sumber, radiasi nu teu nyambung ka unggal lianna. Pikeun gelombang éléktromagnétik exiting P1 jeung P2, nyieun hiji pola gangguan recognizable di superposition P1 jeung P2 kedah dina fase.

kaayaan kohérénsi

gelombang cahaya radiated ku dua edges of sumberna, di sawatara titik waktu t boga bédana fase tangtu langsung di puseur antara dua titik. The beam datang ti ujung ditinggalkeun of δ ka P2 titik maot dina d (sinθ) / 2 leuwih tebih ti nu beam pos ka pusat. The lintasan tina beam datang ti ujung katuhu δ nujul ka P2, pas dina jalan d (sinθ) / 2 kirang. Beda dina jarak ngumbara keur dua balok anu d · sinθ sarta ngawakilan bédana fase Δf '= 2πd · sinθ / λ. Pikeun jarak ti P1 ka P2 sapanjang hareup gelombang, urang ménta Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Gelombang dipancarkeun ku dua edges of sumberna, aya dina fase jeung P1 dina waktu t jeung anu kaluar tina fase di wewengkon 4πdsinθ / λ di P2. Kusabab sinθ ~ δ / (2L), lajeng Δφ = 2πdδ / (Lλ). Nalika Δφ = Δφ ~ 1 atanapi 60 °, lampu nu geus teu anéh dianggap koheren.

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

The kohérénsi spasial ceuk fase wavefront homogénitas.

lampu Pijer conto sumber lampu incoherent.

lampu koheren tiasa didapet ti sumber radiasi incoherent, upami urang Piceun paling radiasi nu. Nyaring spasial mimiti anu dipigawé pikeun ngaronjatkeun kohérénsi spasial, sarta nyaring lajeng spéktral pikeun kohérénsi temporal leuwih gede.

dérét Fourier

gelombang sinusoida pesawat lengkep koheren dina ruang jeung waktu, sarta panjang miboga waktos jeung aréa kohérénsi sajajalan. Kabéh gelombang nyata mangrupakeun gelombang pulsa langgeng pikeun selang waktu terhingga, sarta ngabogaan tungtungna jejeg arah maranéhanana rambatan. Matematis, aranjeunna digambarkeun ku hiji fungsi périodik. Manggihkeun frékuénsi hadir di pulsa gelombang jeung nangtukeun panjang kohérénsi Δω kudu nganalisis fungsi non-périodik.

Numutkeun analisis Fourier, hiji gelombang périodik sawenang bisa dianggap salaku superposition gelombang sinus. sintésis Fourier hartina superposition of a pluralitas gelombang sinusoida ngamungkinkeun pikeun ménta hiji gelombang périodik wenang.

statistik komunikasi

Téori kohérénsi bisa dianggap salaku sambungan fisika jeung élmu séjénna, saprak éta balukar tina ngahiji tina téori éléktromagnétik sarta statistik, kitu ogé mékanika statistik teh rugbi ti mékanika statistik. teori keur dipaké pikeun ngitung ciri jeung pangaruh tina fluctuations acak dina paripolah widang lampu.

Biasana mustahil pikeun ngukur fluctuations widang gelombang langsung. Individu "up na Downs" lampu ditingali teu bisa ditandaan langsung, atawa malah ku instrumen canggih: frequency nyaeta ngeunaan 10 ¹⁵ osilasi per detik. Anjeun ngan bisa ngukur averages.

Aplikasi tina kohérénsi

Sambungan fisika jeung élmu séjénna saperti conto kohérénsi bisa disusud dina Jumlah aplikasi. Sawaréh widang koheren nu kirang kapangaruhan ku kaayaan nu teu tenang atmosfir, nu ngajadikeun éta mangpaat pikeun komunikasi laser. Éta ogé dipaké dina pangajaran réaksi fusi laser-ngainduksi: a réduksi tina épék gangguan ngarah kana "halus" tina peta beam dina udagan térmonuklir. Kohérénsi anu dipaké hususna pikeun nangtukeun ukuran jeung alokasi sistim binér béntang.

Kohérénsi sahiji gelombang cahaya muterkeun hiji peran penting dina ulikan kuantum jeung widang klasik. Dina taun 2005, Roy J. Glauber janten salah sahiji winners of Hadiah Nobel widang Fisika keur kontribusi ka téori kuantum of kohérénsi optik.