Когерентные волны

Волны таких источников также называются когерентными. Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течением времени для любой точки пространства называется временной когерентностью. Интерференция волн — Это статья об интерференции в физике. В каждой из них представлено излучение одних и тех же атомов источника, так что эти волны когерентны между собой и интерферируют при наложении.

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебания была постоянной. Когерентность волн бывает временной и пространственной. Источники, у которых разность фаз остается постоянной, называются когерентными.

3.7. Интерференция световых волн

Существуют различные способы создания когерентных источников. Волны, разность фаз которых не зависит от времени. В вакууме скорость распространения электромагнитной волны с≈300 000 км/с (см. Скорость света). Когерентность — (от латинского cohaerens находящийся в связи) согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении.

Преподаватель (П.): – С помощью какого метода построена эта прямая? С. (все еще уверенно, показывая на точки): В том, чтобы эти точки были наименьшими. Итак, необходимым условием интерференции волн является их когерентность, т.е. согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.

Так как ни один реальный источник не дает строго монохроматического света, то волны, излучаемые любыми независимыми источниками света, всегда некогерентны. Спектр частот реальной волны имеет конечную ширину . Если в какой-то момент времени волны были в фазе, через некоторое время разность фаз будет уже равна π (волны в противофазе). Таким образом, длина когерентности есть расстояние, при прохождении которого две или несколько волн утрачивают когерентность.

Наряду с временнóй когерентностью для описания когерентных свойств волн в плоскости, перпендикулярной направлению их распространения, вводится понятие пространственной когерентности. Два источника, размеры и взаимное расположение которых позволяют наблюдать интерференцию, называются пространственно-когерентными.

Когерентность стимулированного или индуцированного излучения и определила название источника излучения — квантового генератора. Голограммы в принципе можно получить не только с лазером, но и с обычным источником света при достаточной мощности и когерентности его излучения.

Смотреть что такое «Когерентные волны» в других словарях:

Вбльшая часть источников света является некогерентной вследствие пространственной протяженности и немонохроматичности, что обусловлено конечной длительностью излучения. Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков. Первый эксперимент по наблюдению интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны (рис. 3.7.1).

Юнг был первым, кто понял, что нельзя наблюдать интерференцию при сложении волн от двух независимых источников. Таким образом, задача об интерференции волн сводится к задаче о сложении колебаний одной и той же частоты, но с разными фазами. 2π / λ – волновое число, λ – длина волны, ω = 2πν – круговая частота. Они применимы к любой интерференционной схеме, в которой происходит сложение двух монохроматических волн одной и той же частоты.

В эксперименте Ньютона (рис. 3.7.1) при нормальном падении волны на плоскую поверхность линзы разность хода приблизительно равна удвоенной толщине 2h воздушного промежутка между линзой и плоскостью. При написании выражения для разности хода следует также учесть, что волны 1 и 2 отражаются при разных условиях.

Проблема когерентности волн. Теория Юнга позволила объяснить интерференционные явления, возникающие при сложении двух монохроматических волн одной и той же частоты. Однако повседневный опыт учит, что интерференцию света в действительности наблюдать не просто.

Когерентная оптоэлектроника

Реальные световые волны не являются строго монохроматическими. Интервал времени τ, в течение которого фаза колебаний остается приблизительно постоянной, называют временем когерентности.

Когерентное вещество

Таким образом, интерференция может возникнуть только при сложении когерентных колебаний. На рис. 2. 5 изображено интерференционное устройство, состоящее из действительного источника света и плоского зеркала (зеркала Ллойда). Интерференционную картину, создаваемую когерентными вол­на­ми, можно наблюдать визуально, фотографировать, измерять рас­сто­яние между светлыми и темными полосами и т.д.

Это означает, что волны (звук, свет, волны на поверхности воды и пр.) распространяются синхронно, отставая одна от другой на вполне определенную величину. Колебания когерентны, если их фазы j1, j2 … меняются беспорядочно, но их разность Dj = j1 – j2 … остается постоянной. Первое определение когерентности дал Томас Юнг в 1801 при описании законов интерференции света, проходящего через две щели: «интерферируют две части одного и того же света».

Когерентное будущее

Каждый акт испускания длится 10–5 – 10–8 секунды; следуют они беспорядочно и со случайно распределенными фазами как в пространстве, так и во времени. Поэтому в микроквантовом мире можно сидеть на одном стуле и втроем, и вдесятером. Когерентно — значит согласованно, упорядоченно во времени или в пространстве. Понятие когерентности сформировалось в начале XIX века после опытов английского ученого Томаса Юнга. В них две световые волны от разных источников падали на экран и складывались.

Результат сложения волн даст «рябь на воде» — неустойчивую интерференционную картину. Результат будет совсем другим, если на экране складываются две когерентные волны (рис. 1). Такие волны проще всего получить из одного лазерного пучка, расщепив его на две части, а потом их сложив.

Наш мир устроен таким образом, что каждая частица вещества может проявлять свойства волны. Такие волны называют волнами материи, или волнами де Бройля. Фундаментальное свойство волн любой природы — способность интерферировать. Однако чтобы в результате получить не равномерный шум, а, как и в случае со светом, яркую полосу, нужно обеспечить когерентность волн де Бройля.

Источники, удовлетворяющие этому условию, называются когерентными*. Реальные источники практически не могут быть когерентными. Волны от двух независимых источников некогерентны и не могут дать интерференции. Для получения когерентных световых волн с помощью обычных (не лазерных) источников применяют метод разделения света от одного источника на две или нескольких систем волн (световых пучков).

Также интересно: