Samehang - 'n ... samehangende liggolwe. tydelike samehang

Oorweeg 'n golf voortplantingsmateriaal in die ruimte. Samehang - 'n maatstaf van die korrelasie tussen die fases, gemeet by verskillende punte. Samehang golf hang af van die eienskappe van die bron.

Twee tipes samehang

Kom ons kyk na 'n eenvoudige voorbeeld. Stel jou voor twee float, stygende en dalende op die water oppervlak. Neem aan dat die golf bron is die enigste kierie wat harmonies gedompel en verwyder van water breek kalm oppervlak van die water oppervlak. is daar dus 'n perfekte korrelasie tussen die bewegings van die twee dryf. Hulle kan nie beweeg op en af presies in fase, wanneer 'n mens opgaan, die ander af, maar die verskil fase tussen die posisies van die twee dryf is konstant in tyd. Harmonies ossillerende punt bron produseer absoluut samehangende golf.

Wanneer die beskrywing van die samehang van die liggolwe, onderskei sy twee tipes - ruimtelike en temporale.

Samehang verwys na die vermoë van die lig te produseer 'n interferensiepatroon. As twee liggolwe aan mekaar gebring, en hulle het nie gebiede van verhoogde skep en verlaagde helderheid, is hulle onsamehangende genoem. As hulle produseer "ideale" interferensiepatroon (in die sin van 'n volledige destruktiewe interferensie gebiede), hulle is ten volle samehangende. As twee golwe skep "minder as perfekte" prentjie, is dit beskou dat hulle gedeeltelik samehangende.

Michelson-interferometer

Samehang - 'n verskynsel wat die beste verduidelik word deur 'n eksperiment.

In Michelson-interferometer die lig van die bron S (wat enige van mag wees: die son, sterre, of laser) is gerig op 'n grijze spieël M _0, wat 50% van die lig in die rigting spieël M ₁ verteenwoordig en stuur 50% teenoor spieël M _2. Die balk word weerspieël uit elk van die spieëls terug na M _0, en gelyke dele van die lig weerkaats van die M ₁ en M _{2 gekombineer} en geprojekteer op 'n skerm B. die toestel kan ingestel word deur die verandering van die afstand vanaf die spieël M ₁ tot die bundel splitter.

Michelson-interferometer meng in wese die balk met-time vertraag weergawe van sy eie. Lig wat verby op pad na die spieël M ₁ moet die afstand op die 2D gaan meer as 'n bundel wat die spieël M _{2 beweeg.}

Die lengte en samehang tyd

Wat is op die skerm waargeneem? Wanneer D = 0 kan 'n aantal baie duidelike interferensiestrepe gesien word. Wanneer d verhoog, die band raak minder uitgespreek: die donker areas word helderder, en lig - dimmer. Ten slotte, vir baie groot d, meer as 'n sekere kritiese waarde van D, die lig en donker ringe verdwyn heeltemal, sodat net 'n vervaag.

Dit is duidelik dat, kan die lig veld nie inmeng met-time vertraag weergawe van homself as die tyd vertraging is groot genoeg. Afstand 2D - dit is die samehang lengte: inmenging gevolge is opvallend net vir die verskil in die manier minder as dié afstand. Hierdie waarde kan omskep word in t _c sy afdeling deur die spoed van lig c: t _c = 2D / c.

Michelson eksperiment meet die tydelike samehang van die liggolf: sy vermoë om in te meng met 'n vertraagde weergawe van homself. 'N Goed-gestabiliseer laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; gefilterde lig van die hitte t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Samehang en tyd

Tydelike samehang - 'n mate van korrelasie tussen die fases van die liggolwe op verskeie plekke langs die voortplanting rigting.

Aanvaar bron stuur 'n golflengte van λ en λ ± Δλ, wat op 'n sekere punt in die ruimte sal inmeng op 'n afstand l _c = λ ² / (2πΔλ). Waar l _c - samehang lengte.

Die fase van 'n golf voortplantingsmateriaal in die x rigting word gedefinieer as f = kx - ωt. As ons figuur golwe in die ruimte te oorweeg op tydstip t op 'n afstand l _c, die faseverskil tussen die twee golf vektore k ₁ en k _2, wat in fase is by x = 0 is gelyk aan Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Wanneer Δφ = 1, of Δφ ~ 60 °, die lig is nie meer samehangende. Interferensie en diffraksie het 'n beduidende uitwerking op die kontras.

dus:

• 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).

Die golf beweeg deur die ruimte met 'n snelheid c.

Die samehang tyd t _c = l _h / s. Sedert λf = c, dan Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Ons kan skryf

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

As 'n bekende golflengte of frekwensie van die voortplanting van lig bron, is dit moontlik om l _c en t _{c bereken.} Dit is onmoontlik om die interferensiepatroon verkry deur die amplitude, verdeel in ag te neem soos dun film interferensie, as die optiese verskil pad is aansienlik groter as l _c.

Tydelike samehang bron sê Swart.

Samehang en ruimte

Ruimtelike koherensie - 'n mate van korrelasie tussen die fases van die liggolwe in verskillende punte dwars om die rigting van voortplanting.

Wanneer die afstand L van die monochromatiese termiese (lineêre) bron waarvan die lineêre dimensies van die orde van δ, die twee posisies geleë op 'n afstand van meer as d _c = 0,16λL / δ, nie meer produseer 'n herkenbare interferensiepatroon. πd _c ^2/4 is die area van die samehang bron.

As op tydstip t sien die bron van breedte δ, van die hand gesit loodregte afstand L van die skerm, kan die skerm die twee punte (P1 en P2), geskei deur 'n afstand d sien. Die elektriese veld in die P1 en P2 verteenwoordig die superposisie van die elektriese velde van die golwe uitgestraal word deur al die punte van die bron, die bestraling wat nie met mekaar verbind. Om elektromagnetiese golwe verlaat P1 en P2, die skep van 'n herkenbare interferensiepatroon in superposisie P1 en P2 moet wees in fase.

samehang toestand

Liggolwe uitgestraal deur die twee kante van die bron, op 'n sekere punt van die tyd t het 'n sekere fase verskil direk in die middel tussen twee punte. Die bundel kom uit die linkerkant van δ 'n punt P2 om te slaag op d (sinθ) / 2 verder as die balk op pad na die sentrum. Die trajek van die bundel kom uit die regter rand van δ om V2 wys, gaan op pad d (sinθ) / 2 minder. Die verskil in afstand gereis vir twee balke is d · sinθ en verteenwoordig die faseverskil Δf '= 2πd · sinθ / λ. Vir die afstand van P1 na P2 langs die golffront, kry ons Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Die golwe uitgestraal word deur die twee kante van die bron, is in fase met P1 op tydstip t en is uit fase in die streek 4πdsinθ / λ in P2. Sedert sinθ ~ δ / (2L), dan Δφ = 2πdδ / (Lλ). Wanneer Δφ = Δφ ~ 1 of 60 °, die lig is nie meer beskou as samehangende.

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

Die ruimtelike samehang van gesê golffront fase homogeniteit.

Gloeilamp is 'n voorbeeld van onsamehangende ligbron.

Samehangende lig kan verkry word van 'n bron van onsamehangende bestraling, as ons die meeste van die bestraling weggooi. Die eerste ruimtelike filter is uitgevoer om die ruimtelike koherensie te verhoog, en dan spektrale filter vir 'n groter tydelike samehang.

Fourier-reekse

Sinusvormige vliegtuig golf heeltemal samehangend ruimte en tyd, en sy lengte van tyd en die samehang gebied eindeloos. Alle regte golwe golfpulse blywende vir 'n beperkte tyd interval, en met einde loodreg op hul rigting van voortplanting. Wiskundig is dit beskryf deur 'n periodiese funksie. Om die frekwensie teenwoordig in die golfpulse en vir die bepaling van 'n samehang lengte Δω moet nie-periodiese funksies te ontleed vind.

Volgens Fourier analise, kan 'n arbitrêre periodieke golf beskou word as 'n superposisie van sinusgolwe. Fourier sintese beteken dat superposisie van 'n pluraliteit van sinusvormige golwe maak dit moontlik om 'n arbitrêre periodieke golfvorm verkry.

kommunikasie statistieke

Samehang teorie kan beskou word as die verband van fisika en ander wetenskappe, want dit is die gevolg van 'n samesmelting van die elektromagnetiese teorie en statistieke, asook statistiese meganika is die unie van die statistieke meganika. Die teorie word gebruik om die eienskappe en gevolge van ewekansige skommelinge op die gedrag van lig velde kwantifiseer.

Gewoonlik is dit onmoontlik om skommelinge van die veld golf direk te meet. Individuele "ups en downs" sigbare lig kan nie opgespoor word nie direk, of selfs met gesofistikeerde instrumente: die frekwensie is ongeveer ¹⁵ Oktober ossillasies per sekonde. Jy kan net meet die gemiddelde.

Toepassing van samehang

Verbinding van fisika en ander wetenskappe as 'n voorbeeld van samehang kan teruggevoer word in 'n aantal aansoeke. Gedeeltelik samehangende velde minder geraak deur die atmosferiese turbulensie, wat hulle nuttig vir laser kommunikasie maak. Hulle word ook gebruik in die studie van laser-geïnduseerde fusion reaksies: 'n vermindering van inmenging gevolge wat lei tot "glad" die optrede van die bundel op die thermo teiken. Samehang gebruik word in die besonder aan die grootte en toekenning van ster binêre stelsels te bepaal.

Samehang van liggolwe speel 'n belangrike rol in die studie van kwantum en klassieke velde. In 2005, Roy J. Glauber is een van die wenners van die Nobelprys vir Fisika vir sy bydrae tot die kwantumteorie van optiese samehang.