Curs 11 interferența luminii

Interferența luminii. val coerent

Conceptul de „coerență“ echivalent cu „aprobare“, „corespondență“, „coeziunea“.

În general, sub optica coerente realiza corelare (conexiune) oricăror caracteristici ale (de exemplu, faza de undă) de undă a luminii considerate în puncte diferite de spațiu la momente diferite.

Luați în considerare două unde plane având aceleași frecvențe și polarizări. Aceste două valuri coerente de aceeași polarizare a planului desenului să emane din surse S 1 și S 2, observația este făcută într-un punct M.

Unda rezultată este polarizat liniar.

Lăsați aceste valuri formează o superpoziție și punctul M măsurată intensitatea I. rezultantă medie pe timpul de observare t 1. Nevoia de mediere provine din faptul că frecvența w a undei de lumină este foarte mare: la l = 500 nm w / 2p

6 × 1014 Hz. Din acest motiv, orice receptor de lumină este capabil să înregistreze o valoare medie pe timpul de observare t >> T = 1 / n (n = w / 2p)

, t. k. o frecvență optic dublu

1 și 2 sunt independente de timp t la E x1 și x2 E - .. undele monocromatice

interferența observată a luminii - amplificare sau de amortizare.

, - fazele inițiale aleatorii ale undelor - definite surse de lumină - acestea sunt coerente.

Pentru surse pe deplin coerente, atunci medierea nu este necesară.

Dacă undele polarizate liniar în plane reciproc perpendiculare, atunci diferența de fază t. K. Și t. K ..

În acest val, în general, polarizate eliptic, și modelul de interferență în formă de alternante min și max nu sunt respectate.

timp coerență, coerență temporală, lungimea coerenței

Să considerăm un punct sursa de lumină (de exemplu atom), care emite o lumină nonmonochromatic. Presupunem că atomul emite lumina de o anumita frecventa, dar numai pentru o perioadă finită de timp t. O astfel de radiație nu poate fi considerat monocromatice, t. K. Monochromaticity înseamnă armonic proces continuu la nesfârșit. În acest caz, este ca un „val zdrențuită“, o „bucată de val“, noi o numim trenul val.

Să presupunem că trenul de undă din punctul A este emis care este la punctul B este împărțit în două trenuri. Mai mult, aceste două trenuri trec căi diferite întâlni la punctul C. Dacă există un punct să se întâlnească cu o parte din același tren.

Există o corelare încrucișată a celor două grinzi - raze sunt coerente.

În cazul în care, apoi la punctul de întâlni diferite trenuri de unde. Corelația dintre diferitele trenuri de nu, ele nu sunt coerente.

În cazul în care este necesar să vorbim despre corelația parțială (coerență parțială).

Timpul t. caracterizat printr-un tren lung, numit timpul de coerență.

Distanța numită lungimea de coerență. Respectivul coerență se numește temporară. Cu cât este mai t. cu atât mai mare intervalul de timp observate de corelație oscilațiilor optice, este mai mare gradul de coerență temporală (la t ® ¥ coerență completă).

Limităm coerența cu laser: km Hz. Acest lucru este mai mult decât distanța de la Pământ la Lună: 3,8 × 105 km.

Luați în considerare două tren val parțial coerent.

Prezentați - caracterizează gradul sau amploarea trenurilor se suprapun (coeficient) coerență temporală

Koger. nekoger. parte

Koger. nekoger parte. parte

Vizibilitatea sau contrastul de modelul de interferență

Pentru două valuri de lumină coerente de atomi diferiți independente nepotrivite. Cu toate acestea, chiar și de căldură sursa de lumină (incoerenta) se pot obține fluxuri coerente în cazul în care prin reflexie sau refracție a luminii pentru a împărtăși cu noi grinzi și le determina să se întâlnească după trecerea de moduri diferite și. Evident, nu trebuie să depășească un tren de lungime medie de radiații atomice.

Laser - surse puternice de radiatii coerente, = 1 cm - 106 km. lasere CW emit sinusoidă infinit de durată.

coerență temporală și gradul de monochromaticity

Wave tren emise de atom - un „zdrențuită undă sinusoidală“, adică durează o perioadă limitată de timp ... t. e. reprezintă un proces non-periodice. De aceea val tren cu o frecvență n 0 și de durată t poate fi reprezentat ca o superpoziție a undelor monocromatice cu diferite frecvențe n (expansiune Fourier spectrală; funcția periodică, după cum se știe, poate fi extins în serie Fourier.)

- este probabilitatea de a găsi o superpoziție a undelor monocromatice cu frecvențe în domeniul de la n la n + dn. Funcția E (n) se numește spectrul de frecvență al semnalului E (n). Folosind cunoscute proprietățile transformatei Fourier, au

Astfel. fiecare proces aperiodice duce la formarea unui spectru continuu, a căror lățime este determinată de o durată t. Dacă trenul val Simulate de exprimare:

Luând în considerare faptul că E (t) ¹0 numai în intervalul -t / 2 t / 2. obține

Funcția am: principalul maxim I = A2 = 0 pentru