Gearhing - a ... gearhingjend ljocht weagen. tydlike gearhing

Betink in weach neiteam yn romte. Gearhing - in maatregel fan de gearhing tusken syn fazen, mjitten op ferskillende punten. Gearhing wave hinget ôf fan de skaaimerken fan syn boarne.

Twa soarten fan gearhing

Lit ús beskôgje in ienfâldige foarbyld. Yntinke twa float, rising en falle op it wetteroerflak. Der fan út dat de golf boarne is it iennichste stok dêr't harmonically ûnderdompele en fuorthelle út wetter breaking kalm oerflak fan it wetter oerflak. Sa is der in perfekte korrelaasje tusken de bewegingen fan de twa driuwers. Se kinne net bewege op en del krekt yn faze, as men giet omheech, de oare del, mar de faze ferskil tusken de stânpunten fan 'e twa driuwers is konstant yn de tiid. Harmonically Oscillating punt boarne produsearret absoluut gearhingjende weach.

Wannear't de beskriuwing fan de gearhing fan it ljocht weagen, ûnderskiede har twa typen - romtlike en tydlik.

Gearhing ferwiist nei de mooglikheid fan ljocht te produsearje in ynmingen patroan. As twa licht weagen wurde byinoar brocht, wylst dat net meitsje gebieten fan ferhege en fermindere helderheid, se wurde neamd incoherent. As se produsearje "ideale" hinderjen patroan (yn 'e sin fan' e folsleine destruktive ynminging gebieten), binne se folslein gearhingjende. As twa weagen meitsje "minder as folslein" foto, wurdt it sjoen as dat se binne foar in part gearhingjend.

Michelson interferometer

Gearhing - in ferskynsel dat is best útlein troch in eksperimint.

Yn Michelson interferometer it ljocht út 'e boarne S (wat kin ien fan: de sinne, stjerren, of laser) is rjochte op in semitransparent spegel M _0, dy't stiet foar 50% fan it ljocht nei spegel M ₁ en stjoert 50% nei spegel M _2. De bondel is te sjen fan elk fan 'e spegels werom nei M _0, en gelikense dielen fan ljocht wjerspegele út de M ₁ en M _{2 wurde} kombinearre en projektearre op in skerm B. It apparaat kin wurde ynsteld troch feroarjen fan de ôfstân fan de spegel M ₁ oan de beam splitter.

Michelson interferometer yn wêzen mixes de bondel mei de tiid-fertrage ferzje fan syn eigen. Ljocht dat rint op 'e wei nei de spegel M ₁ hat te gean de ôfstân op de 2d mear as in beam dy't beweecht de spegel M _2.

De lingte en gearhing tiid

Wat wurdt waarnommen op it skerm? Wannear't d = 0 kin sjoen wurde in oantal hiel dúdlik hinderjen bûtenrâne fan it doarp. Wannear't d wurdt ferhege, de band wurdt minder útsprutsen: de tsjustere gebieten wurden helderder, en ljocht - dimmer. Ta beslút, foar hiel grut d, heechst in beskate kritysk wearde fan D, it ljocht en tsjuster ringen ferdwine folslein, wêrtroch allinnich in blur.

Fansels, it ljocht fjild kin net bemuoie mei de tiid-fertrage ferzje fan himsels doe't de tiid fertraging is grut genôch. Distance 2D - it is de gearhing lingte: hinderjen effekten binne merkbaar allinne doe't it ferskil yn 'e wei minder as dizze ôfstân. Dizze wearde kinne wurde omsetten yn t _c syn ôfdieling troch de ljochtsnelheid c: t _c = 2D / c.

Michelson eksperimint mjit it tydlike gearhing fan it ljocht wave: syn fermogen om bemuoie mei in fertrage ferzje fan himsels. In goed-stabilisearre laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; filtere ljocht út waarmte t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Gearhing en tiid

Tydlik gearhing - in maatregel fan de korrelaasje sjen tusken de fazen fan it ljocht weagen op ferskate punten lâns de fuortplanting rjochting.

Assume boarne emits in golflingte fan λ en λ ± Δλ, dy't op in stuit yn romte sil bemuoie op in ôfstân l _c = λ ² / (2πΔλ). Wêr l _c - gearhing lingte.

De faze fan in golf neiteam yn de x rjochting wurdt definiearre as f = KX - ωt. As wy beskôgje Figure weagen yn de romte op tiid t op in ôfstân l _c, de faze ferskil tusken de twa wave Vectors k ₁ en k _2, dat binne yn faze by x = 0 is gelyk oan Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Doe't Δφ = 1, of Δφ ~ 60 °, it ljocht is net mear gearhingjende. Hinderjen en Diffraktion hawwe in grutte ynfloed op 'e tsjinstelling.

Sa:

• 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).

De golf rint troch de romte mei in snelheid c.

De gearhing tiid t _c = l _c / s. Sûnt λf = c, dan Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Wy kinne skriuwe

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

As in bekend golflingte of frekwinsje fan de fuortplanting fan ljocht boarne, is it mooglik om te berekkenjen l _c en t _c. It is ûnmooglik om te observearjen it hinderjen patroan krigen troch ferdielen de amplitude, lykas tinne film hinderjen, as it optyske paad ferskil is gâns grutter as l _c.

Tydlik gearhing boarne seit Swart.

Gearhing en romte

Romtlike gearhing - in maatregel fan de korrelaasje sjen tusken de fazen fan it ljocht weagen yn ferskillende punten dwerse nei de rjochting fan de fuortplanting.

As de ôfstân L foar monochromatic termyske (lineêre) boarne waans strekkende ôfmjittings fan 'e folchoarder fan δ, de twa plakken leit op in ôfstân grutter as d _c = 0,16λL / δ, net mear produsearje in werkenber hinderjen patroan. πd _c ^2/4 is it gebiet fan 'e gearhing boarne.

As op tiid t sjoch de boarne fan breedte δ, ôffierd heaks ôfstân L út it skerm, it skerm kin sjen de twa punten (P1 en P2), skieden troch in ôfstân d. It elektrysk fjild yn de P1 en P2 fertsjintwurdiget it superposition fan de elektryske fjilden fan 'e weagen ynfoege, troch alle punten fan de boarne, it strieling dy't net ferbûn oan elkoar. Om elektromagnetyske weagen ferlitte P1 en P2, it meitsjen fan in werkenber hinderjen patroan yn superposition P1 en P2 moat wêze yn faze.

gearhing condition

Light weagen strielen troch de twa rânen fan de boarne, op in stuit tiid 't hawwe in bepaalde faze ferskil direkt yn it sintrum tusken twa punten. De beam komt út de lofterrâne fan δ nei in punt P2 te pass op d (sinθ) / 2 fierder as de beam heading nei it sintrum. It trajekt fan de bondel fanôf rjochts râne fan δ te wizen P2, giet op paad d (sinθ) / 2 minder. It ferskil yn ôfstân reizge foar twa balken wurdt d · sinθ en fertsjintwurdiget de faze ferskil Δf '= 2πd · sinθ / λ. Foar de ôfstân fan P1 nei P2 lâns de wave front, wy krije Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. De weagen ynfoege, troch de twa rânen fan de boarne, binne yn faze mei P1 by de tiid t en binne út faze yn de regio 4πdsinθ / λ yn P2. Sûnt sinθ ~ δ / (2l), dan Δφ = 2πdδ / (Lλ). Doe't Δφ = Δφ ~ 1 of 60 °, it ljocht wurdt net mear beskôge gearhingjende.

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

De romtlike gearhing fan sein wavefront faze homogeneity.

Incandescent lamp is in foarbyld fan incoherent ljocht boarne.

Gearhingjende ljocht kinne jo krije by in boarne fan incoherent strieling, as wy meitjen measte fan de strieling. De earste romtlike filterjen wurdt útfierd om it fergrutsjen fan de romtlike gearhing, en dan Spektrale filterjen foar gruttere tydlike gearhing.

Fourier rige

Kronkelich plane wave hielendal Gearhingjend yn romte en tiid, en de langte fan de tiid en de gearhing gebiet endless. Alle wiere weagen binne wave pulses bliuwend in einich kear ynterval, en it hawwen fan ein heaks op harren rjochting fan de fuortplanting. Wiskundich, se wurde beskreaun troch in periodike funksje. Te finen de frekwinsjes oanwêzich yn 'e weach pulses en foar it fêststellen fan in gearhing lingte Δω moatte analysearje net-periodike funksjes.

Neffens Fourier analyze, in willekeurige periodike wave kin beskôge wurde as in superposition fan sine weagen. Fourier synteze betsjut dat superposition fan in mearfâldichheid fan kronkelige weagen kinne te krijen in willekeurige periodyk waveform.

kommunikaasje statistics

Gearhing teory kin beskôge wurde as de ferbining fan natuerkunde en oare wittenskippen, om't it is it resultaat fan in fúzje fan de elektromagnetyske teory en statistiken, likegoed as statistyske meganika is de uny fan 'e statistiken meganika. De teory wurdt brûkt om te kwantifisearjen de eigenskippen en effekten fan willekeurige fluktuaasjes op it gedrach fan ljocht fjilden.

Meastentiids is it ûnmooglik te mjitten fluktuaasjes fan de golf fjild direkt. Yndividuele "ups en downs 'sichtber ljocht kin net opspoard direkt, of sels mei ferfine ynstruminten: syn frekwinsje is ûngefear ¹⁵ oktober oscillations per sekonde. Jo kinne allinnich mjitten de gemiddelden.

Tapassing fan gearhing

Ferbining fan natuerkunde en oare wittenskippen as in foarbyld fan gearhing te beharkjen yn in tal applikaasjes. Foar in part gearhingjend fjilden binne minder beynfloede troch de sfearfolle turbulence, dat makket se brûkber foar laser kommunikaasje. Se wurde ek brûkt yn 'e stúdzje fan' e Laser-feroarsake Fusion reaksjes: in ferleging fan hinderjen effekten dy't liede ta "glêd" de aksje fan de bondel op 'e thermonuclear doelgroep. Gearhing wurdt brûkt yn it bysûnder om te bepalen de grutte en ferdielen fan de stjer binêre systemen.

Gearhing fan ljocht weagen spilet in wichtige rol yn 'e stúdzje fan' kwantum en klassike fjilden. Yn 2005, Roy J. Glauber waard ien fan de winners fan de Nobelpriis foar de Natuerkunde foar syn bydrage oan it kwantum teory fan optyske gearhing.