Saskaņotība - a ... saskaņotākus gaismas viļņiem. deniņu saskaņotība

Apsveriet viļņu pavairošanas telpā. Saskaņotība - mērs korelācija starp tās posmos, mēra dažādos punktos. Saskaņotība vilnis atkarīgs īpašībām tās avotu.

Divu veidu saskaņotība

Apskatīsim vienkāršu piemēru. Iedomājieties divas pludiņu, pieaug un krīt uz ūdens virsmas. Pieņemsim, ka vilnis avots ir tikai nūja, kas harmoniski iegremdēti un izņemt no ūdens pārkāpj klusums virsmas ūdens virsmas. Tādējādi pastāv pilnīga korelācija starp kustībām divu pludiņiem. Viņi nevar pārvietoties uz augšu un uz leju precīzi fāzē, kad viens iet uz augšu, otrs uz leju, bet fāzes starpība starp pozīcijām abu pludiņiem ir nemainīga laikā. Harmoniski svārstošu punkts avots rada pilnīgi saskaņots vilni.

Kad apraksta saskaņotību gaismas viļņiem, atšķirt tās divu veidu - telpā un laikā.

Saskanība attiecas uz spēju gaismas ražot ar interferences ainas. Ja divi gaismas viļņi tiek apvienoti, un tie nerada jomas palielināts un samazināts spilgtumu, tos sauc nesakarīgs. Ja viņi ražo "ideālu" interferences ainas (kas nozīmē pilnīgu destruktīvas iejaukšanās jomās), tās ir pilnīgi saskaņoti. Ja divi viļņi rada "mazāk nekā ideāls" attēlu, tiek uzskatīts, ka tie ir daļēji saskaņota.

Michelson interferometru

Saskaņotība - parādība, kas ir vislabāk izskaidrot ar eksperimentu.

In Michelson interferometru gaismu no avota S (kas var būt jebkurš no: saules, zvaigznes vai lāzera) ir vērsts uz ar caurspīdīgām spoguļa M _0, kas veido 50% no gaismas uz spoguļa M ₁ un pārraida 50% uz spoguli M _2. Sijas tiek atspoguļots no katras spoguļiem atpakaļ uz M _0, un vienādas porcijas atstarotās gaismas M ₁ un M _{2 tiek} apvienoti un projicēta ekrāna B. Ierīci var konfigurēt, mainot attālumu no spoguļa M ₁ līdz signāla sadalītāja.

Michelson interferometru būtībā sajauc gaismu ar laika aizkavēta versija savējo. Gaisma, kas iet pa ceļam uz spoguli M ₁ ir iet attālumu uz 2.d vairāk nekā gaismu, kas pārvieto spoguli M _2.

Garums un saskaņotība laiks

Kas ir novērota uz ekrāna? Ja D = 0 var redzēt vairākas ļoti skaidras iejaukšanās bārkstis. Kad d tiek palielināts, grupa kļūst mazāk izteikta: tumši teritorijas kļūs spožāka un gaismas - blāvākas. Visbeidzot, attiecībā uz ļoti lielu d, kas pārsniedz noteiktu kritisko vērtību D, gaismas un tumšas gredzeni pazūd pilnībā, atstājot tikai izplūšanu.

Protams, gaismas lauks nevar traucēt laika aizkavēta versiju sevi, kad laiks kavēšanās ir pietiekami liels. Attālums 2D - tas ir saskaņotība garums: interferences efekti ir pamanāmas tikai tad, ja atšķirība ir tā, mazāk nekā šī attāluma. Šo vērtību var pārveidot t laikā _c izdalot gaismas ātrumā c: t _c = 2D / c.

Michelson eksperiments mēra temporālo saskaņotību gaismas viļņa: tās spēja traucēt kavēto versiju sevi. Labi stabilizēts lāzers t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; filtrēts gaisma no siltuma t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Saskaņotība un laiks

Pārejošās saskaņotība - pasākums korelācija starp posmiem gaismas viļņiem dažādos punktos gar izplatīšanās virzienu.

Pieņemsim avots izstaro viļņa garumu koeficientu l un λ ± Δλ, kas kādā brīdī kosmosā tiks traucēt attālumā l _c = λ ² / (2πΔλ). Kur l _c - sakarība garums.

No viļņa pavairošanas x virzienā fāze ir definēta kā f = KX - ωt. Ja mēs uzskatīt zīm viļņus telpā laikā t no attāluma L _C, fāzes starpība starp abiem viļņu vektoriem K ₁ un K _2, kas ir sinhroni pie x = 0 ir vienāds ar Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Kad Δφ = 1 vai Δφ ~ 60 °, gaismas vairs nav saskaņota. Iejaukšanās un difrakcijas ir būtiska ietekme uz kontrastu.

Līdz:

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

Vilnis iet caur telpu ar ātrumu c.

Saskaņotība laiks t _c = l _c / s. Tā λf = C, tad EIRP / f = Δω / ω = Δλ / λ. Mēs varam rakstīt

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

Ja zināms viļņa garumu vai biežumu pavairošanu gaismas avots, ir iespējams aprēķināt L _C un t _c. Tas ir iespējams novērot interferences ainas, kas iegūts, dalot amplitūdu, piemēram, plānas plēves iejaukšanos, ja optiskais ceļš atšķirība ir ievērojami lielāka par l _c.

Pārejošās saskaņotības avots saka Black.

Saskaņotība un kosmosa

Telpiskās saskaņotība - pasākums korelācija starp posmiem gaismas viļņiem dažādās vietās šķērsvirziena virzienam izplatīšanos.

Kad attālums L no vienkrāsas termiskās (lineāro) avots, kuru lineārā izmēri secībā δ, abi slots atrodas tādā attālumā, kas pārsniedz d _c = 0,16λL / δ, vairs ražot atpazīstams interferences ainas. πd _c ^2/4 ir joma saskaņotību avots.

Ja laikā t redzēt avotu platuma δ, likvidē perpendikulārs attālums L no ekrāna, uz ekrāna var redzēt divus punktus (P1 un P2), kas atdalītas ar attālumu d. Elektrisko lauku P1 un P2 attēlo superpozīcijas par elektrisko lauku viļņiem emitē visi avota, radiācijas, kas nav saistīts ar otru punktiem. Lai elektromagnētisko viļņu izbrauc P1 un P2, izveidojot atpazīstamu iejaukšanās modeli superpozīcijas P1 un P2 jābūt fāzē.

saskaņotība stāvoklis

Gaismas viļņi starojuma ar divām malām avota, kādā brīdī laika t, ir zināma fāzes starpība tieši centrā starp diviem punktiem. Rāmju nāk no kreisās malas δ uz punktu P2 nodot tālāk d (sinθ) / 2 tālāk nekā staru virsraksta uz centru. Sijas nāk no labās malas δ norādīt P2 trajektorija, iet uz ceļa d (sinθ) / 2 mazāk. Ar attālumu starpība nobraucis divus siju d · sinθ un pārstāv fāzes starpība EIRP '= 2πd · sinθ / λ. Par attālumu no P1 līdz P2 gar viļņa priekšā, mēs iegūstam Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Par viļņi, kas izplūst ar divām malām avota, ir fāzē ar P1 laikā t, un ir no fāzes reģionā 4πdsinθ / λ in P2. Tā sinθ ~ δ / (2L), tad Δφ = 2πdδ / (Lλ). Kad Δφ = Δφ ~ 1 vai 60 °, gaisma vairs uzskatīt par saskaņotu.

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

Telpiskais saskaņotība no minētā viļņu frontes fāzes viendabīgumu.

Kvēlspuldze ir piemērs neloģiska gaismas avotu.

Saskaņota gaismu var iegūt no avota nesakarīgi starojuma, ja mēs izmestu lielāko starojumu. Pirmais telpiskais filtrēšana tiek veikta, lai palielinātu telpisko vienotību, un pēc tam spektra filtrēšanas lielākiem laika saskaņotību.

Furjē sērija

Sinusoidālu plakne vilnis pilnīgi saskaņota telpā un laikā, un tā ilgums un saskaņotības zona bezgalīgi. Visi reālas viļņi viļņu impulsiem ilgst uz noteiktu laika intervālu, un kam galu perpendikulāri savā virzienā pavairošanai. Matemātiski, tie ir aprakstīti ar periodisku funkciju. Lai atrastu frekvences klāt viļņa impulsiem un nosakot sakarības garumu Δω nepieciešams, lai analizētu datus un neperiodisku funkcijas.

Saskaņā ar Furjē analīzi, patvaļīgu periodiskā vilnis var uzskatīt par pārklāšanās sine viļņi. Furjē sintēze nozīmē, ka pārklāšanās daudziem sinusoidālā viļņiem ļauj iegūt patvaļīgu periodiska viļņiem.

Sakaru statistika

Saskaņotība teoriju var uzskatīt par savienojumu fizikas un citu zinātņu, jo tas ir rezultāts apvienojoties elektromagnētiskā teorija un statistika, kā arī statistikas mehānika ir savienība no statistikas mehānikā. Teorija tiek izmantota, lai aprēķinātu īpašības un ietekmi nejaušas svārstības uz uzvedību gaismas lauki.

Parasti tas ir iespējams izmērīt svārstības viļņu laukā tieši. Individuāli "kāpumus un kritumus" redzamo gaismu nevar noteikt tieši, vai pat ar sarežģītiem instrumentiem: tās biežums ir apmēram 10 ¹⁵ svārstības sekundē. Varat izmērīt tikai vidējos.

Piemērošana saskaņotību

Savienojums fizikas un citu zinātņu kā piemērs konsekvences var izsekot ar pieteikumu skaitu. Daļēji saskaņota lauki ir mazāk ietekmē atmosfēras turbulence, kas padara tos noderīga lāzera sakariem. Tos izmanto arī pētījumā par lāzera izraisīta kodolsintēzes reakcijas: samazinājums iejaukšanās ietekmi, kas ved uz "izlīdzināt" darbību stara uz kodoltermiskā mērķi. Saskaņotība tiek izmantoti īpaši, lai noteiktu lielumu un sadalījumu zvaigžņu bināro sistēmu.

Saskaņotība gaismas viļņiem ir svarīga loma šajā pētījumā kvantu un klasiskās jomās. 2005. gadā, Roy J. Glauber kļuva par vienu no uzvarētājiem Nobela prēmija fizikā par viņa ieguldījumu kvantu teorija optiskā saskaņotību.