Kohärenz - e ... kohärent Liichtjoer Wellen. verlässlecht Kohärenz

Betruecht engem Deel propagating am Weltraum. Kohärenz - eng Moossnam vun der Korrelatioun tëscht senge Phasen, bei verschiddenen Punkte gemooss. Kohärenz Schwéngung hänkt op der Charakteristiken vun hirer Quell.

Zwou Zorte vu Kohärenz

Loosst d'engem einfachen Beispill betruecht. Stellt zwee fléien, eropklëmmt a Resonanz op d'Waasser Uewerfläch. Dovun ausgoen, dass d'Schwéngung Quell déi eenzeg keint ass déi harmonically Beweegung an aus Waasser getraff roueg Uewerfläch vum Waasser Uewerfläch geläscht. Also et ass eng perfekt Korrelatioun tëscht dem Beweegunge vun der zwee méi waarmt. Si kann net elo an Ugrëff präzis zu Phase, wou ee geet weider, déi aner erof, mä de Phase Ënnerscheed tëschent de Positiounen vun der zwee méi waarmt ass konstant an Zäit. Harmonically oscillating produzéiert Punkt Quell absolut kohärent Deel.

Wann der Kohärenz vun der Luucht Wellen beschreiwen, z'ënnerscheeden seng zwou Zorte - raimlech an verlässlecht.

Kohärenz rappeléiert der Fähegkeet vun Liicht ze produzéieren en Amëschen Muster. Wann zwee Liicht Wellen zesumme bruecht ginn, a se do schafen net Beräicher vun fräi a rofgaang Hellegkeet, sinn se nët koherent genannt. Wann se "ideal" Amëschen Muster (am Sënn vun komplett zerstéierende Amëschen Beräicher) produzéiere, sinn si ganz kohärent. Wann zwou Wellen "manner wéi perfekt" Bild schafen, ass et als datt se deelweis kohärent sinn.

Michelson interferometer

Kohärenz - e Phänomen dat bescht ass duerch eng Experimenter erkläert.

An Michelson interferometer d'Liicht vun der Quell S (déi all vun gin kann: der Sonn, Stären, oder Laser) ass op eng semitransparent Spigel M ënner _0, wat 50% vun der Luucht Richtung Spigel M duerstellt ₁ an iwwerdréit 50% Richtung Spigel M _2. Déi hëlze ass vun jidderengen vun den Spigelen reflektéiert zréck an M _{0 a} gläichberechtegt Portiounen Liicht reflektéiert vun der M ₁ an M _{2 sinn} kombinéiert a rengt engem Écran B. kann den Apparat vun Operateur d'Distanz vun de Spigel M ₁ bis d'hëlze splitter konfiguréiert sinn.

Michelson interferometer Mixen Fong d'hëlze mat Zäit-verspéiten Versioun vun sengem eegenen. Liicht dass de Spigel M op de Wee Passë ₁ huet d'Distanz op der 2D goen méi wéi eng hëlze datt de Spigel M Kombinatiounen _2.

Der Längt a Kohärenz Zäit

Wat ass op der Écran observéiert? Wann d = 0 kënnen eng Rei vu ganz kloer Amëschen fringes gesi ginn. Wann d fräi ass, gëtt d'Band manner nozekommen: déi donkel Gebidder méi hell, an Luucht - Dimmer. Endlech, fir ganz grouss d, eng gewësse kritesch Wäert vun D Iwwerschreiden, verschwannen d'Liicht an donkel Réng komplett, just e Blur loosst.

Selbstverständlech, kann d'Liicht Terrain net mat Zäit-verspéiten Versioun vun selwer Amëschung wann der Zäit Retard grouss genuch ass. Distanz 2D - et ass d'Kohärenz Längt: Amëschen Effekter sinn nëmmen datt wann den Ënnerscheed an der Manéier manner wéi dës Distanz. Dëse Wäert kann während t _c seng Divisioun vun ëmgerechent ginn d'Vitesse vun Liichtjoer t _c = 2D / c: c.

Michelson Experimenter Mesuren der verlässlecht Kohärenz vun der Luucht Schwéngung: seng Fähegkeet mat engem verspéiten Versioun vun selwer ze Amëschung. Eng gutt-stabiliséiert Laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; Filter Liichtjoer vun Hëtzt t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Kohärenz an Zäit

Verlässlecht Kohärenz - eng Moossnam vun Korrelatioun tëscht dem Phasen vum Liicht Wellen op verschiddene Punkten laanscht zoudem Verbreedung Richtung.

Beweis Quell schéckt enger Wellelängt vun λ an λ ± Δλ, déi op e puer Punkte vun Weltraum op enger Distanz l _c = λ ² / (2πΔλ) Amëschung gëtt. Wou l _c - Kohärenz Längt.

ωt - D'Phas vun engem Deel propagating am x Richtung ass den f = kx definéiert. Wa mir Well Wellen am Raum um Zäit t bei enger Distanz l _c, den Phase Ënnerscheed tëschent den zwou Schwéngung vectors k ₁ a k _2, déi am Phas sinn op x = 0 ass fir Δφ = l _c (k ₁ - k ₂₎ gläich _betruecht. Wann Δφ = 1, oder Δφ ~ 60 °, ass d'Luucht net méi kohärent. Amëschen an akkurat muss e groussen Effet op de Kontrast.

also:

• 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).

D'Schwéngung Eiffeltuerm de Raum mat enger Drorakéit c.

Coherency Zäit t _c = l _c / s. Zanter λf = c, Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Mir kënnen schreiwen

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

Wann e bekannte Wellelängt oder Frequenz vun der Ausbreedung vun Liichtjoer Quell, ass et méiglech l _c an t _c ze _berechnen. Et ass onméiglech de Amëschen Muster vun der Partitur Amplituden, wéi dënn Film agemëscht, wann der opteschen Wee Ënnerscheed méi grouss ass wéi vill l _c kritt ze _{observéieren.}

Verlässlecht Kohärenz Quell seet Black.

Kohärenz a Weltraum

Aménagement Kohärenz - eng Moossnam vun Korrelatioun tëscht dem Phasen vum Liicht Wellen a verschiddene Punkten Queeschformat op d'Richtung vun zoudem Verbreedung.

Wann der Distanz L vum monochromatesch thermesch (linear) Quell hir linear Dimensioune vun der Commande vun δ, déi zwou Plaze bei enger Distanz läit grouss wéi d _c = 0,16λL / δ, produzéiere net méi eng erkennbar Amëschen Muster. πd _c ^2/4 ass de Beräich vun der Kohärenz Quell.

Wann am Moment net d'Quell vun Breet δ gesinn, entsuergt vertikal Distanz L vum Écran, kann Écran gesinn déi zwee Punkten (P1 an P2), duerch eng Distanz d getrennt. D'elektrescht Feld am P1 an P2 duerstellt der superposition vun der elektresch Felder vun de Wellen vun all Punkte vun der Quell Emissiounen, d'Stralung déi net mateneen verbonne ass. Fir elektromagnéitesche Wellen ongeweinlecher P1 an P2, eng erkennbar Amëschen Muster an superposition P1 schafen an P2 soll an Phas ginn.

Kohärenz Zoustand

Liicht Wellen vun den zwou Bord vun der Quell ausgestraalt, op e puer Punkte vun Zäit t hunn eng gewësse Phase Ënnerscheed direkt am Zentrum tëscht zwee Punkten. Déi hëlze der Südsäit vun δ zu engem Punkt P2 nächste op d (sinθ) / 2 wäit gaang ze Ugrëff wéi d'hëlze un den Zentrum lenks. D'trajectory vun der hëlze vu riets Südsäit vun δ nächste P2 ze Punkt, de Visiteuren op Wee d (sinθ) / 2 manner. D'Differenz zu Distanz reesen fir zwee Trägere d ass · sinθ a stellt der Phase Ënnerscheed Δf "= 2πd · sinθ / λ. Fir d'Distanz vun P1 bis P2 laanscht d'Schwéngung virun, kréien mir Δφ = 2Δφ "= 4πd · sinθ / λ. D'Wellen vun den zwou Bord vun der Quell Emissiounen, sinn zu Phas mat P1 um Zäit t a sinn aus Phase an der Regioun 4πdsinθ / λ an P2. Zanter sinθ ~ δ / (2L), da Δφ = 2πdδ / (Lλ). Wann Δφ = Δφ ~ 1 oder 60 °, ass d'Luucht net méi kohärent considéréiert.

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

Déi raimlech Kohärenz vun sot wavefront Phase homogeneity.

Ungarn Sonneluucht ass e Beispill vun koherent Liichtjoer Quell.

Kohärent Liicht kann aus enger Quell vun koherent Stralung kritt ginn, wa mer déi meescht vun der Stralung verännert. Déi éischt raimlech Filter erkléngt d'raimlech Kohärenz ze klammen, an dann Spektralklass Filter fir grouss verlässlecht Kohärenz.

Fourier Serie

Sinusfërmege Fliger Schwéngung komplett kohärent am Raum an Zäit, a seng Längt vun Zäit an der Kohärenz Beräich endlos. All real Wellen sinn Schwéngung éischter fir eng Haapt Zäit November dauerhafter, an dass Enn vertikal op hir Richtung zoudem Verbreedung. Mathematically, sinn se duerch eng periodesch Funktioun beschriwwen. Ze fannen der Ofstänn presentéieren am Schwéngung éischter a fir Bestëmmung vun enger Kohärenz Längt Δω brauchen Net-periodesch Funktiounen ze analyséieren.

No Fourier Analyse, kann eng arbiträr periodesch Schwéngung als superposition vun sine Wellen preservéiert ginn. Fourier Synthes heescht dass superposition vun e Majorzsystem vun sinusfërmege Wellen erlaabt eng arbiträr periodesch Schwéngungsform ze kréien.

Kommunikatioun Statistiken

Kohärenz Theorie kann als d'Verbindung vun der Physik an anere Wëssenschaften considéréiert ginn, well et d'Resultat vun enger Fusioun vun der elektromagnéiteschen Theorie a war domatter, wéi och statistescher Mechanik ass ass d'Unioun vun de Statistiken Mechanik. D'Theorie ass benotzt de Charakteristiken an Effekter vun zoufälleg variabel op d'Behuele vun Liichtjoer Felder ze wäit ofgedonkelt.

Normalerweis ass et onméiglech direkt Schwankunge vun der Schwéngung Terrain ze moossen. Eenzelne "an Of" siichtbar Liicht kann net direkt, oder souguer mat mechanesch Instrumenter fonnt ginn: seng Frequenz ongeféier ¹⁵ Schwéngunge pro Oktober zweet ass. Du kanns nëmmen de ronn moossen.

Uwendung vun Kohärenz

Verbindung vun der Physik an aner besonnesch wéi e Beispill vun Kohärenz kann zu enger Zuel vu Programmer verdanken ginn. Liicht kohärent Felder manner sinn duerch d'Atmosphär Turbulenzen betraff, déi hinnen nëtzlech fir Laser Kommunikatioun mécht. eng Reduktioun vun Amëschen Effekter flénke "glat" d'Aktioun vum hëlze op der thermonuclear Zil: Si sinn och an der Etude vun Laser-entschlof Fusioun Reaktioune benotzt. Kohärenz ass besonnesch benotzt der Gréisst an Bewëllegung vum Stär Duebelstäresystem Systemer ze bestëmmen.

Kohärenz vun Liichtjoer Wellen spillt eng wichteg Roll an der Etude vun der Quantephysik an der klassescher Felder. 2005, gouf Roy J. Glauber ee vun de Gewënner vum Nobelpräis an der Physik fir säi Bäitrag zu der Quantephysik Theorie vun opteschen Kohärenz.