Თანამიმდევრობა - a ... თანმიმდევრული სინათლის ტალღები. დროებითი თანხვედრას

განვიხილოთ ტალღა სათესლე სივრცეში. თანამიმდევრობა - ღონისძიების კორელაცია ფაზად, ფასდება სხვადასხვა რაოდენობა. ოპტიკური ტალღა დამოკიდებულია მახასიათებლები მისი წყარო.

ორი სახის თანხვედრას

მოდი, განვიხილოთ ერთი მარტივი მაგალითი. წარმოიდგინეთ ორი float, იზრდება და დაცემა on წყლის ზედაპირზე. ვივარაუდოთ, რომ ტალღის წყარო არის მხოლოდ ჯოხი, რომელიც ჰარმონიულად ჩაეფლო და ამოღებულ წყალი არღვევს მშვიდი ზედაპირზე წყლის ზედაპირზე. ამდენად, არ არის სრულყოფილი კორელაცია მოძრაობები ორი მოძრავი. მათ არ შეუძლიათ გადაადგილება და ქვემოთ ზუსტად ეტაპი, როდესაც ერთი მიდის, მეორე ქვემოთ, მაგრამ ფაზაში სხვაობა პოზიციების ორი მოძრავი არის მუდმივი დრო. ჰარმონიულად oscillating წერტილი წყარო აწარმოებს აბსოლუტურად თანმიმდევრული ტალღა.

აღწერისას თანამიმდევრულობა სინათლის ტალღა, გამოიყოს მისი ორი სახის - სივრცითი და დროებითი.

ოპტიკური ეხება უნარი სინათლის წარმოების ჩარევას ნიმუში. თუ ორი სინათლის ტალღების შეკრიბა და ისინი არ შექმნათ სფეროებში გაიზარდა და შემცირდა სიკაშკაშე, ისინი მოუწოდა არათანმიმდევრულია. თუ ისინი აწარმოებენ "იდეალური" ჩარევის ნიმუში (იმ გაგებით, რომ სრული დესტრუქციული ჩარევა ტერიტორიებზე), ისინი სრულად თანმიმდევრული. თუ ორი ტალღა შექმნა "ნაკლები სრულყოფილი" სურათი, ითვლება, რომ ისინი ნაწილობრივ თანმიმდევრული.

მიხელსონი interferometer

თანამიმდევრობა - ფენომენი, რომელიც არის საუკეთესო აიხსნება ექსპერიმენტი.

In Michelson ინტერფერომეტრით სინათლის წყარო S (რომელიც შეიძლება იყოს ნებისმიერი: მზე, ვარსკვლავები, ან ლაზერული) არის მიმართული გადატანა semitransparent სარკე M _0, რომელიც წარმოადგენს 50% სინათლის მიმართ სარკე M ₁ და გადასცემს 50% მიმართ სარკის მ _2. სხივი აისახება თითოეული სარკეები უკან M _0, და თანაბარი სინათლის აისახება M ₁ და M _{2 კომბინირებული} და დაპროექტებული გადატანა ეკრანზე B. მოწყობილობა შეიძლება კონფიგურაცია შეცვლით დაშორება სარკე M ₁ სხივი splitter.

მიხელსონი interferometer არსებითად მიქსები სხივი დროს დაგვიანებული მობილური საკუთარი. სინათლის, რომელიც გადის გზაზე სარკე M ₁ უნდა წავიდეს მანძილი 2D უფრო მეტია, ვიდრე სხივი, რომელიც მოძრაობს სარკის მ _2.

სიგრძის და თანხვედრას დრო

რა არის დაფიქსირებული ეკრანზე? როდესაც D = 0 ჩანს რიგი ძალიან მკაფიო ჩარევა fringes. როდესაც d გაიზარდა, ბენდი ხდება ნაკლებად გამოხატული: მუქი სფეროებში გახდება ნათელი და მსუბუქი - dimmer. და ბოლოს, ძალიან დიდი d, აღემატება გარკვეული კრიტიკული ღირებულების D, ნათელი და მუქი რგოლები მთლიანად ქრება, რის გამოც მხოლოდ ბუნდოვანი.

ცხადია, ნათელი სფეროში ვერ ერევა დროს დაგვიანებული მობილური თავს, როცა დრო დაგვიანებით არის დიდი საკმარისი. მანძილი 2D - ეს არის თანმიმდევრული სიგრძე: ჩარევის ეფექტი შეინიშნება მხოლოდ მაშინ, როცა განსხვავება გზა, ვიდრე ეს მანძილი. ეს მნიშვნელობა შეიძლება მოაქცია დროს t _c მისი გაყოფის სინათლის სიჩქარით c: t _c = 2D / გ.

მიხელსონი ექსპერიმენტი ზომებია დროებითი თანამიმდევრულობა სინათლის ტალღა: მისი უნარი ჩაერიოს დაგვიანებული მობილური თავად. კარგად სტაბილური ლაზერული t _c = 10 ^-4 s, ლ _c = 30 კმ; გაფილტრული სინათლის სითბოს t _c = 10 ^-8, l _c = 3 მ.

ოპტიკური და დრო

დროებით თანხვედრას - ღონისძიების კორელაცია ფაზის სინათლის ტალღების სხვადასხვა რაოდენობა გასწვრივ გავრცელების მიმართულებით.

ვივარაუდოთ წყარო გამოყოფს სიგრძის λ და λ ± Δλ, რომელიც რაღაც მომენტში სივრცეში ხელს უშლის მანძილი ლ _c = λ ² / (2πΔλ). სად ლ _c - თანხვედრას სიგრძე.

ფაზა ტალღა სათესლე X მიმართულებით განისაზღვრება, როგორც f = kx - ωt. თუ გავითვალისწინებთ ფიგურა ტალღების სივრცეში t დროს მანძილი ლ _გ, ფაზა განსხვავება ორ ტალღა ვექტორები k ₁ და კ _2, რომლებიც ფაზაში x = 0 უდრის Δφ = l _c (k ₁ - k _2). როდესაც Δφ = 1, ან Δφ ~ 60 °, ნათელი აღარ თანმიმდევრული. ჩარევისა და დიფრაქციული აქვს მნიშვნელოვანი გავლენა განსხვავებით.

ამგვარად:

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

ტალღა გადის სივრცეში სიჩქარის გ.

თანხვედრას დროს t _c = l _c / s. მას შემდეგ, რაც λf = c, მაშინ Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ

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

იმ შემთხვევაში, თუ ცნობილია, ტალღის სიგრძე და სიხშირე გამრავლების სინათლის წყარო, არ არის გამორიცხული, რომ გამოვთვალოთ ლ _C და T _გ. შეუძლებელია, რომ დაიცვან ჩარევის ნიმუში ტებში ამპლიტუდა, როგორიცაა გამხდარი ფილმი ჩარევა, თუ ოპტიკური გზას სხვაობა მნიშვნელოვნად აღემატება ლ _გ.

დროებით თანხვედრას წყარო აცხადებს, შავი.

ოპტიკური და სივრცეში

სივრცითი თანხვედრას - ღონისძიების კორელაცია ფაზის სინათლის ტალღების სხვადასხვა რაოდენობა განივი მიმართულებით გამრავლების.

როდესაც მანძილი L საწყისი მონოქრომატული თერმული (ხაზოვანი) წყარო, რომლის ხაზოვანი ზომები ბრძანებით δ, ორი slots მდებარე მანძილი უფრო მეტია, ვიდრე დ _c = 0,16λL / δ, აღარ ცნობადი ჩარევის ნიმუში. πd _c ^2/4 ფართობი თანხვედრას წყარო.

თუ დროს ვერ ვხედავ წყარო სიგანე δ, განკარგვა პერპენდიკულარული მანძილი L ეკრანზე, ეკრანზე ვხედავთ ორი ქულა (P1 და P2), გამოყოფილი მანძილი დ. ელექტრო სფეროში P1 და P2 წარმოადგენს სუპერპოზიციას ელექტრო სფეროებში ტალღების მიერ ემიტირებული ყველა ქულა წყარო, რადიაციული, რომელიც არ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. იმისათვის, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებული P1 და P2, შექმნა ცნობადი ჩარევის ნიმუში superposition P1 და P2 უნდა იყოს ფაზაში.

თანხვედრას მდგომარეობა

სინათლის ტალღების გამოსხივების ორი კიდეებს წყარო, რაღაც მომენტში დროის t აქვს გარკვეული ეტაპი განსხვავება პირდაპირ ცენტრში ორ წერტილს შორის. სხივი მოდის მარცხენა კიდეზე δ წერტილში, P2 გადავიდნენ d (sinθ) / 2 უფრო შორს, ვიდრე სხივი სასაქონლო ცენტრში. ტრაექტორია სხივი მოდის მარჯვენა კიდეზე δ აღვნიშნო P2, გადის გზას d (sinθ) / 2 ნაკლებია. განსხვავება დისტანციის ორი სხივების დ · sinθ და წარმოადგენს ფაზა განსხვავება Δf '= 2πd · sinθ / λ. იყიდება დაშორება P1 რომ P2 გასწვრივ ტალღა წინ, ჩვენ მიიღოს Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. ტალღების ემიტირებული მიერ ორი კიდეები წყარო, რომლებიც ფაზა P1 t დროს და გამოსულია ფაზაში რეგიონში 4πdsinθ / λ in P2. მას შემდეგ, რაც sinθ ~ δ / (2L), მაშინ Δφ = 2πdδ / (Lλ). როდესაც Δφ = Δφ ~ 1 ან 60 °, ნათელი აღარ განიხილება თანმიმდევრული.

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

სივრცითი თანხვედრას განაცხადა wavefront ეტაპი ერთგვაროვნება.

ნათურა არის მაგალითი არათანმიმდევრულია სინათლის წყარო.

თანმიმდევრული სინათლის შეიძლება მიღებული წყარო არათანმიმდევრულია რადიაციული, თუ ჩვენ გაუქმება ყველაზე რადიაციული. პირველი სივრცითი ფილტრაცია ხორციელდება გაზრდის სივრცის თანმიმდევრულობას, და შემდეგ სპექტრალური ფილტრაცია დიდი დროითი თანხვედრას.

ფურიეს

სინუსოიდალური თვითმფრინავი ტალღა სრულიად თანმიმდევრული სივრცე და დრო, და მისი სიგრძე დრო და თანხვედრას ტერიტორიაზე გაუთავებელი. უძრავი ტალღების ტალღა pulses გრძელდება სასრული დროის ინტერვალი, და რომელსაც ბოლოს პერპენდიკულარულად მათი მიმართულებით გამრავლების. მათემატიკურად, ისინი აღწერილი პერიოდული ფუნქცია. იმისათვის, რომ გაიგოთ სიხშირეზე იმყოფება ტალღა pulses და განსაზღვრის თანხვედრას სიგრძე Δω უნდა ანალიზი არასამთავრობო პერიოდული ფუნქციები.

მისი თქმით, ფურიეს ანალიზი, თვითნებური პერიოდული ტალღა შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც სუპერპოზიციას sine ტალღა. ფურიეს სინთეზის იმას ნიშნავს, რომ superposition გავურბივარ sinusoidal ტალღა საშუალებას აძლევს მიიღონ თვითნებური პერიოდული waveform.

ურთიერთობა სტატისტიკა

ოპტიკური თეორია შეიძლება ჩაითვალოს დაკავშირებით ფიზიკის და სხვა მეცნიერებებში, რადგან ეს არის შედეგი შერწყმა ელექტრომაგნიტური თეორია და სტატისტიკა, ისევე, როგორც სტატისტიკური მექანიკის კავშირის სტატისტიკა მექანიკა. თეორია გამოიყენება რაოდენობრივად მახასიათებლები და ეფექტები შემთხვევითი რყევების ქცევის მსუბუქი სფეროებში.

როგორც წესი, ეს შეუძლებელია გავზომოთ რყევების ტალღა სფეროში პირდაპირ. ინდივიდუალური "ups და სიცოცხლე გრძელდება" ხილული სინათლე ვერ გამოვლინდა პირდაპირ, ან თუნდაც დახვეწილი ინსტრუმენტები: მისი სიხშირე დაახლოებით ¹⁵ ოქტომბერს რხევების წამში. თქვენ შეგიძლიათ მხოლოდ გავზომოთ საშუალოდ.

განაცხადის თანხვედრას

კავშირი ფიზიკის და სხვა მეცნიერებებში, როგორც მაგალითი თანმიმდევრულობის შეიძლება traced რიგი პროგრამები. ნახევრად თანმიმდევრული სფეროებში ნაკლებად დაზარალებული ატმოსფერულ turbulence, რაც მათ სასარგებლო ლაზერული კომუნიკაციები. ისინი ასევე გამოიყენება სასწავლო ლაზერულ გამოწვეული fusion რეაქციები: შემცირება ჩარევის ეფექტი მიმავალი "გლუვი" აქცია სხივი თერმობირთვული სამიზნე. ოპტიკური გამოიყენება კერძოდ განსაზღვრავს ზომა და გამოყოფის ვარსკვლავი ორობითი სისტემები.

ოპტიკური სინათლის ტალღა მნიშვნელოვან როლს თამაშობს შესწავლა კვანტური და კლასიკური სფეროებში. In 2005, Roy J. Glauber გახდა ერთ-ერთი გამარჯვებული ნობელის პრემიის ლაურეატები ფიზიკა თავისი წვლილი შეიტანა კვანტური თეორია ოპტიკური.