Suderinamumas - a ... nuoseklios šviesos bangos. laiko nuoseklumas

Apsvarstykite bangų sklindantis erdvėje. Nuoseklumas - priklausantis tarp jos etapuose koreliacijos priemonė, matuojamas esant skirtingoms kiekis. Suderinamumas banga priklauso nuo jo šaltinio charakteristikos.

Dviejų tipų suderinamumas

Apsvarstykite paprastą pavyzdį. Įsivaizduokite du plūdę, auga ir krenta ant vandens paviršiaus. Manyti, kad bangų šaltinis yra tik klijuoti kuri harmoniãkai panardintas ir pašalintas iš vandens trūkimo ramų paviršių vandens paviršiaus. Taigi ten yra puikus ryšys tarp dviejų plūdės judėjimo. Jie negali judėti aukštyn ir žemyn, būtent etape, kai vienas eina aukštyn, kitas žemyn, bet fazių skirtumas tarp dviejų plūdės pozicijų yra pastovus laike. Harmoningai virpa taškas šaltinis gamina absoliučiai nuoseklus bangą.

Kai apibūdinant šviesos bangų darną, atskirti savo dviejų tipų - erdvės ir laiko.

Suderinamumas reiškia šviesos sugebėjimo gaminti yra trukdžių modelis. Jei du šviesos bangos atnešė kartu, ir jie nesukuria sritis padidėjo ir sumažėjo ryškumą, jie vadinami padrika. Jei jie pagaminti "idealų" trukdžių modelio (nuo visiškai destruktyvi interferencija srityse prasme), jie yra visiškai suderintos. Jei du bangos sukurti "mažiau nei tobula" paveikslėlyje, manoma, kad jie yra iš dalies suderintos.

Michelsona Interferometr

Suderinamumas - tai reiškinys, kuris yra geriausiai paaiškinti eksperimento.

Į Michelsona interferometrų šviesą nuo šviesos spinduliavimo šaltinio S (kuri gali būti bet kuris iš: saulės, žvaigždės, arba lazerio) yra nukreiptas ant pusskaidrėje veidrodžio M _0, kuris sudaro 50% šviesos link veidrodžio M ₁ ir praleidžianti 50% į priekį veidrodžio M _2. Sija atsispindi nuo kiekvienos iš veidrodžių atgal į M _0, ir lygiomis dalimis šviesos atsispindi nuo M ₁ ir M _{2, yra} sujungiami ir prognozuojama ant ekrano B. Prietaisas gali būti sukonfigūruotas keičiant atstumą iš veidrodinės M ₁ į dalikliu.

Michelsona Interferometr esmės mišiniai spindulį su laiku-atidėtas versijoje jo paties. Šviesa, kuri eina pakeliui į veidrodžio M ₁ turi eiti atstumas apie 2d daugiau nei šviesų, kad juda veidrodis _m2.

Ilgis ir nuoseklumas laikas

Kas yra stebimas ekrane? Kai D = 0 galima matyti iš labai aiškiais trukdžių pakraščiuose, skaičių. Kai r yra padidėjęs, grupė tampa mažiau pastebimi: tamsios sritys pašviesės ir šviesos - dimeris. Galiausiai, labai didelis d, kaip tam tikrą kritinę vertę D, šviesos ir tamsių žiedų visiškai išnyksta, paliekant tik susiliejimą.

Akivaizdu, kad šviesos laukas gali trukdyti laiko atidėtas versija savaime, kai laikas vėlavimas yra pakankamai didelė. Atstumas 2D - tai darna ilgis: Trukdžiai yra pastebimas tik tada, kai į kelią mažiau nei šis atstumas skirtumas. Ši vertė gali būti paverstas t per _c jo skaidymas šviesos greičiu c: t _C = 2D / c.

Michelsona eksperimentas matuoja laiko nuoseklumą šviesos bangos: jos gebėjimas trukdyti atidėtas versija savaime. Taip pat stabilizuotas lazerio t _C = 10 ^-4 S, L _C = 30 km; filtruojamas šviesa iš šilumos t _C = 10 ^-8, L _C = 3 m.

Suderinamumas ir laikas

Laikinas darna - tai koreliacijos tarp šviesos bangų fazių įvairiuose taškuose sklidimo kryptimi priemonė.

Manyti, šaltinis skleidžia λ ir λ ± Δλ, bangos ilgis, kuris tam tikru erdvės taške bus trukdyti per atstumą L _C = λ ² / (2πΔλ). Kur l _c - darna ilgis.

Iš bangų Sklindantys x kryptimi etapas yra apibrėžiamas kaip f = KX - ωt. Jei mes manome, bangos figūra vietą per laiką t per atstumą L _C, fazių skirtumas tarp dviejų bangų vektorių k ₁ ir k _2, kurios yra fazėje x = 0 yra lygus Δφ = L _C (k ₁ - K _2). Kai Δφ = 1, arba Δφ ~ 60 °, šviesos nebėra nuosekli. Trukdžių ir difrakcijos turėti didelį poveikį priešingai.

Taigi:

• 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).

Bangų eina per erdvę su greičio c.

Nuoseklumas laiko t _C = L _C / S. Nuo λf = C, tada Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Mes galime rašyti

• L _C = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = C / Δω;
• t _C = 1 / Δω.

Jei žinoma bangos ar dažnio šviesos šaltinio dauginti, galima apskaičiuoti L _C ir t _C. Tai neįmanoma stebėti interferencijos modelis gaunamas padalijus amplitudę, pavyzdžiui, plonasluoksnių trukdžių, jei optinio kelio skirtumas yra gerokai didesnis, nei L _C.

Laikinas darna šaltinis sako juoda.

Suderinamumas ir vietos

Erdvinis nuoseklumas - aibė koreliacijos tarp šviesos bangų skirtingų fazių kiekis skersine sklidimo kryptimi priemonė.

Kai atstumas L nuo monochromatinės šilumos (linijinio) šaltiniu, kurio linijinis matmenys iš trikampio tam, du lizdai įkurti tam tikru atstumu didesnis nei d _c = 0,16λL / trikampio, nebėra gaminti atpažįstamą trukdžių modelis. πd _c ^2/4 yra darnos šaltinis plotas.

Jei laiku T pamatyti pločio trikampio šaltinį, pašalintos statmena nuotolinio L nuo ekrano, ekranas gali matyti dviejų taškų (P1 ir P2), atskirtus atstumas d. Elektrinis laukas į P1 ir P2 žymi elektros srityse bangų išmestų visi šaltinio, radiacijos, kuri nėra sujungti vienas su kitu kiekis superpozicija. Į elektromagnetinių bangų išeinančių iš jos P1 ir P2, sukurti atpažįstamą trukdžių modelį į superpozicija P1 ir P2 turėtų būti vienu metu.

nuoseklumas būklė

Išspinduliuojamos šviesos bangų dviejų kraštų šaltinio, tam tikru laiko momentu t taško turi tam tikrą fazių skirtumas tiesiogiai tarp dviejų taškų centro. Sija tiekiamos iš kairiojo krašto trikampio į taško P2 perduoti d (sinθ) / 2 toliau nei sijos antrašte į centrą. Spindulio iš dešinės krašto trikampio atkreipti P2 trajektorija, eina ant kelio d (sinθ) / 2 mažiau. Nuotolinė skirtumas nukeliavo dviejų sijų yra D · sinθ ir reiškia fazių skirtumo Δf '= 2πd · sinθ / λ. Už atstumą nuo P1 P2 išilgai bangų priekyje, mes gauti Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Išmetamieji dviejų kraštų šaltinio bangos, yra fazės su P1 laiko momentu t ir yra iš etapo regione 4πdsinθ / λ į P2. Nuo sinθ ~ trikampio / (2 L), tada Δφ = 2πdδ / (Lλ). Kai Δφ = Δφ ~ 1 arba 60 °, šviesos nebelaikoma nuosekli.

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

Erdvinis nuoseklumas minėtos bangos fronto fazės homogeniškumą.

Kaitinamoji lempa yra padrikas šviesos šaltinio pavyzdys.

Nuosekli šviesa gali būti gaunamas iš nekoherentine spinduliuotės šaltinį, jei mes išmeskite dauguma spindulių. Pirmasis erdvinis filtravimas, kuri atliekama siekiant padidinti erdvinę nuoseklumą, ir tada spektrinio filtravimo padidintą laiko nuoseklumo.

Furjė eilutė

Sinusoidės lėktuvas banga visiškai suderintos erdvės ir laiko, o jo ilgis metu ir darnos srityje begalinis. Visi Nekilnojamasis bangos bangų impulsai trunka baigtinį laiko intervalą, ir turintys pabaigą statmenai jų sklidimo kryptį. Matematiškai, jie yra aprašyti pagal mėnesinių funkcijos. Norėdami rasti dažniai esančių bangų impulsus ir nustatyti nuoseklią ilgis Δω reikia analizuoti ne periodines funkcijas.

Pagal Furjė analizę, savavališkai periodiškai bangos gali būti laikomas sinusinės bangos superpozicija. Furjė sintezė reiškia, kad superpozicija iš laidininko sinusoidinių bangų daugybės leidžia gauti savavališkai periodinę signalo.

Komunikacijos statistika

Suderinamumas teorija gali būti laikoma fizikos ir kitų mokslų ryšį, nes jis yra elektromagnetinio teorijos ir statistikos, taip pat statistinė mechanika susijungimo rezultatas yra Statistikos mechanikos sąjunga. Teorija yra naudojama kiekybiškai nustatyti charakteristikas ir poveikį atsitiktinių svyravimų nuo šviesos laukų elgesį.

Paprastai tai yra neįmanoma išmatuoti svyravimų bangos srityje tiesiogiai. Individualūs "pakilimų ir nuosmukių" matomos šviesos negalima nustatyti tiesiogiai, arba net su sudėtingų instrumentų: jos dažnis yra maždaug spalio ¹⁵ d virpesiai per sekundę. Galite išmatuoti tik vidurkiai.

Taikymas darnos

Ryšio fizikos ir kitų mokslų, kaip nuoseklumo pavyzdys gali būti atsekti paraiškų skaičius. Dalinai nuoseklios laukai yra mažiau veikiami atmosferos turbulencijos, kuri leidžia jiems naudinga lazeriniams komunikacijų. Jie taip pat naudojami lazeriniai sukeltas sintezės reakcijų tyrimo: iš trukdžių poveikį, vedančių į "sklandžiai" spindulio veiksmų dėl termobranduolinės tikslo sumažinimas. Suderinamumas yra naudojamas ypač siekiant nustatyti dydį ir paskirstymą žvaigždė binarinių sistemų.

Suderinamumas šviesos bangų vaidina svarbų vaidmenį kvantinės ir klasikinės sričių tyrimo. 2005 Roy J. Glauberio tapo viena iš Nobelio fizikos premija laureatai už jo indėlį į kvantinės teorijos optinio darnos.