Kohero - a ... kohera lumo ondoj. tempa kohereco

Konsideru ondo propagas en spaco. Kohero - mezuri de la korelacio inter liaj fazoj, mezurita ĉe malsamaj punktoj. Kohero ondo dependas de la karakterizaĵoj de lia fonto.

Du specoj de kohero

Ni konsideras simplan ekzemplon. Imagu du kaleŝego, pulsanta sur la akvo surfaco. Estu la ondo fonto estas la sola bastonon harmonie inmerso kaj forigita de akvo rompi trankvila surfaco de la akvo surfaco. Tiel estas perfekta korelacio inter la movadoj de la du flosas. Ili ne povas movi supren kaj malsupren ĝuste en fazo, kiam oni iras, la alia malsupren, sed la fazo diferenco inter la pozicioj de la du flosas estas konstanta en tempo. Harmonie oscilante punkto fonto produktas absolute kohera ondo.

Kiam priskribanta la koherecon de la ondoj de lumo, distingi lian du tipojn - spaca kaj tempa.

Kohero rilatas al la kapablo de lumo produkti interferencia ŝablono. Se du ondoj de lumo estas kune, kaj ili ne kreas areojn de pliigita kaj malpliigis brilo, ili estas nomataj nekohera. Se ili produktas "idealo" enmiksiĝo ŝablono (en la senco de kompleta detrua interfero areoj), ili estas tute kohera. Se du ondoj krei "malpli ol perfekta" bildo, ĝi konsideras ke ili estas parte kohera.

Michelson interferómetro

Kohero - fenomeno kiu plej bone klarigita per eksperimento.

En Michelson Interferometer la lumo kaj la fonto S (kiu eble estas iu el: la suno, steloj, aŭ laseron) estas direktita sur la semitransparentes spegulo M _0, kio reprezentas 50% de la lumo al spegulo M ₁ kaj transdonas 50% al spegulo M _2. La trabo estas reflektita de ĉiu el la speguloj reen al M _{0 kaj} egalaj porcioj de lumo reflektis de la M ₁ kaj M _{2 estas} kombinitaj kaj projektita sur la ekrano B. La aparato povas esti formita per ŝanĝanta la distanco de la spegulo M ₁ al la trabo divisor.

Michelson interferómetro esence miksas la trabo kun tempo-prokrastita versio de lia. Lumo kiu pasas survoje al la spegulo M ₁ devas iri la distancon sur la 2d pli ol trabo kiu movas la spegulon M _2.

La longo kaj koherecon tempo

Kio estas observita sur la ekrano? Kiam d = 0 povas vidi kelkajn tre klara enmiksiĝo franĝoj. Kiam d estas pliigita, la bando iĝas malpli prononcita: mallumo areoj fariĝis pli brila, kaj lumo - dimmer. Fine, por tre granda d, tre certa kritika valoro de D, la lumo kaj mallumaj ringoj malaperas por kompleta, lasante nur malklaraĵo.

Evidente, la lumo kampo ne povas malhelpi tempo-prokrastita versio de si mem, kiam la tempo prokrasto estas sufiĉe granda. Distanco 2D - ĝi estas la kohero longo: enmiksiĝo efikoj estas videbla nur kiam la diferenco en la vojo malpli ol tiu distanco. Tiu valoro povas esti konvertitaj dum t _c lia divido per la lumrapido c: t _c = 2D / c.

Michelson eksperimento mezuras la tempa kohero de la lumo ondo: lia kapablo malhelpi malfruan version de si mem. Bone stabiligita lasero t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; filtrita lumo kaj varmo t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Kohero kaj tempo

Temporal kohero - mezuro de korelacio inter la fazoj de la lumo ondoj ĉe diversaj punktoj laŭ la disvastigo direkto.

Alpreni fonto elsendas ondolongo de λ kaj λ ± Δλ, kiu en iu momento de la spaco estos malhelpi je distanco l _c = λ ² / (2πΔλ). Kie l _c - kohero longo.

La fazo de ondo propaganta en la x direkto estas difinita kiel f = kx - ωt. Se ni konsideras Figuro ondoj en spaco je tempo t je distanco l _c, la fazo diferenco inter la du ondo vektoroj k ₁ kaj k _2, kiu estas en fazo je x = 0 egalas Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Kiam Δφ = 1, aŭ Δφ ~ 60 °, la lumo ne plu estas kohera. Enmiksiĝo kaj difrakto havas signifan efikon al la kontrasto.

tiel:

• 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).

La ondo pasas tra la spaco kun rapido c.

La kohero tempo t _c = l _c / s. Ekde λf = c, tiam Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Ni povas skribi

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

Se konata ondolongo aŭ ofteco de la disvastigo de lumfonto, eblas kalkuli l _c kaj t _c. Estas neeble observi la mastroj de interferencia ricevita per dividanta la amplekso, kiel ekzemple maldika filmo enmiksiĝo, se la optika vojo diferenco estas signife pli granda ol l _c.

Temporal kohero fonto diras Nigra.

Kohero kaj spaco

Spaca kohero - mezuro de korelacio inter la fazoj de la ondoj de lumo en malsamaj punktoj transversaj al la direkto de disvastigo.

Kiam la distanco L de la monocromática termika (lineara) fonto kies lineara dimensioj de la ordo de δ, la du fendoj situas je distanco pli granda ol d _c = 0,16λL / δ, ne plu produkti rekonebla enmiksiĝo ŝablono. πd _c ^2/4 estas la areo de la kohero fonto.

Se je tempo t vidas la fonton de larĝa δ, emas perpendikulara distanco L de la ekrano, la ekrano povas vidi la du punktoj (P1 kaj P2), disigitaj de distanco d. La elektra kampo en la P1 kaj P2 reprezentas la superposición de la elektraj kampoj de la ondoj elsenditaj de ĉiuj punktoj de la fonto, la radiado kiun ne estas konektita al la alia. Por elektromagnetaj ondoj eliranta P1 kaj P2, krei rekonebla enmiksiĝo ŝablono en superposición P1 kaj P2 devus esti en fazo.

kohero kondiĉo

Lumo ondoj radiis du finoj de la fonto, en iu momento de tempo t havas certan fazo diferenco precize en la centro inter du punktoj. La trabo venanta de la maldekstra rando de δ al punkto P2 pasi sur d (sinθ) / 2 pli ol la trabo gvidanta al la centro. La trajektorio de la trabo venanta de dekstre rando de δ atentigi P2, pasas sur vojo d (sinθ) / 2 malpli. La diferenco en distanco vojaĝis dum du traboj estas d · sinθ kaj reprezentas la fazo diferenco Δf '= 2πd · sinθ / λ. Por la distanco de P1 al P2 laŭ la ondo fronto, ni ricevi Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. La ondoj elsenditaj de la du randoj de la fonto, estas en fazo kun P1 je tempo t kaj estas malaktualaj en la regiono 4πdsinθ / λ en P2. Ekde sinθ ~ δ / (2L), tiam Δφ = 2πdδ / (Lλ). Kiam Δφ = Δφ ~ 1 aŭ 60 °, la lumo ne plu estas konsiderata kohera.

Δφ = 1 -> d = Lλ / (2πδ) = 0.16 Lλ / δ.

La spaca kohero de diris Wavefront fazo homogeneco.

Inkandeska lampo estas ekzemplo de nekoheraj lumfonto.

Kohera lumo povas esti ricevita de fonto de nekoheraj radiado, se ni forĵeti la plejparto de la radiado. La unua spaca filtrado estas farita por pliigi la spaca kohero, kaj tiam spektra filtrado por pli grandaj tempaj kohero.

serio de Fourier

Sinusoidal aviadilon ondo tute kohera en spaco kaj tempo kaj la longon de tempo kaj la kohero areon senfina. Ĉiuj veraj ondoj estas ondo pulsos daŭra por finia tempo intervalo, kaj havi finon perpendikulara al ilia direkto de disvastigo. Matematike, ili estas priskribita per perioda funkcio. Por trovi la frekvencoj ĉeestas en la ondo pulsos kaj por determinado coherencia longo Δω devas analizi ne-periodaj funkcioj.

Laŭ analizo de Fourier, arbitran perioda ondo povas esti konsiderata kiel superposición de sinuso ondoj. Fourier sintezo signifas ke superposición de pluralidad de sinusaj ondoj permesas akiri arbitran perioda ondformo.

komunikado statistikoj

Kohero teorio povas esti konsiderita kiel la ligo de fiziko kaj aliaj sciencoj, ĉar ĝi estas la rezulto de la fandado de la elektromagneta teorio kaj statistiko, kaj ankaŭ statistika mekaniko estas la kuniĝo de la statistiko mekaniko. La teorio estas uzata por kvantigi la karakterizaĵoj kaj efektoj de hazardaj fluktuoj sur la konduto de lumo kampoj.

Kutime ĝi estas neebla por mezuri fluctuaciones de la ondo kampo rekte. Individuo "altibajos" videbla lumo ne povas detekti rekte, aŭ eĉ kun altnivela instrumentoj: ĝia frekvenco estas proksimume Oktobro ¹⁵ osciladoj por dua. Vi nur povas mezuri la mezumoj.

Apliko de kohero

Ligo de fiziko kaj aliaj sciencoj ekzemplocele kohero povas esti spurita en kelkaj aplikoj. Parte kohera kampoj estas malpli tuŝita de la atmosferaj turbuladoj, kiu igas ilin utilaj por laseron komunikadoj. Ili estas ankaŭ uzita en la studo de lasero-induktitaj reagoj de fandado: redukto de enmiksiĝo efikoj kondukante al "glata" la ago de la trabo de la termonuklea celo. Kohero estas uzata precipe por determini la grandecon kaj atribuo de stelo duumaj sistemoj.

Kohero de lumo ondoj ludas gravan rolon en la studo de mekanika cuántica kampoj. En 2005, Roy J. Glauber iĝis unu el la gajnantoj de la Nobel-premio de Fiziko por lia kontribuo al la kvantuma teorio de optika kohereco.