Cydlyniad - a ... donnau golau cydlynol. cydlyniad tymhorol

Ystyriwch lluosogi tonnau yn y gofod. Cydlyniad - mesur o gydberthynas rhwng ei gyfnodau, mesur ar wahanol adegau. Cydlyniad ton yn dibynnu ar nodweddion ei ffynhonnell.

Mae dau fath o gydlyniad

Gadewch i ni ystyried enghraifft syml. Dychmygwch dau arnofio, yn codi ac yn disgyn ar wyneb y dŵr. Tybiwch fod y ffynhonnell tonnau yw'r unig ffon oedd yn trochi ac yn tynnu oddi ar ddŵr torri wyneb tawel o wyneb y dŵr harmonically. Felly mae cydberthynas perffaith rhwng y symudiadau y ddau fflotiau. Ni allant symud i fyny ac i lawr yn union yn y cam, pan fydd un yn mynd i fyny, a'r llall i lawr, ond mae'r gwahaniaeth rhwng cyfnod y safleoedd y ddau fflotiau yn gyson mewn pryd. Harmoni ffynhonnell pwynt oscillating cynhyrchu gwbl ton cydlynol.

Wrth ddisgrifio cydlyniad y tonnau golau, gwahaniaethu ei dau fath - gofodol ac amserol.

Cydlyniad yn cyfeirio at allu o olau i gynhyrchu patrwm ymyrraeth. Os dwy don ysgafn yn cael eu dwyn at ei gilydd, ac nid ydynt yn creu meysydd cynyddu a gostwng disgleirdeb, maent yn cael eu galw yn ddigyswllt. Os ydynt yn cynhyrchu patrwm ymyrraeth "delfrydol" (yn yr ystyr o ardaloedd ymyrraeth dinistriol gyflawn), eu bod yn gwbl gydlynol. Os bydd dau tonnau yn creu "yn llai na pherffaith" darlun, ystyrir eu bod yn rhannol gydlynol.

Michelson ymyradur

Cydlyniad - ffenomen sy'n cael ei esbonio orau gan arbrawf.

Yn Michelson ymyradur y goleuni oddi wrth y ffynhonnell S (a all fod yn unrhyw un: yr haul, sêr, neu laser) ei gyfeirio ar drych semitransparent yn M _0, sy'n cynrychioli 50% o'r golau tuag drych M ₁ ac yn trosglwyddo 50% tuag at drych M _2. Y trawst yn cael ei adlewyrchu gan bob un o'r drychau yn ôl i M _0, a rhannau cyfartal o golau a adlewyrchir gan y M ₁ a M _{2 yn cael eu} cyfuno ac taflunio ar sgrin B. Gall y ddyfais yn cael ei ffurfweddu drwy newid y pellter oddi wrth y drych M ₁ i hollti trawst.

Michelson ymyradur yn ei hanfod yn cymysgu y trawst gyda fersiwn oedi-amser ei hun. Goleuni sy'n pasio ar y ffordd i'r drych M ₁ wedi mynd y pellter ar y 2d fwy na trawst sydd yn symud y drych M _2.

Mae hyd a chydlyniad amser

Beth sy'n cael ei arsylwi ar y sgrin? Pan d = Gellir 0 gael eu gweld nifer o ymylon ymyrraeth glir iawn. Pan d ei gynyddu, mae'r band yn mynd yn llai amlwg: yr ardaloedd tywyll yn dod yn mwy disglair, a golau - pylu. Yn olaf, er d mawr iawn, yn fwy na gwerth beirniadol penodol o D, y golau a modrwyau tywyll yn diflannu yn gyfan gwbl, gan adael dim ond yn aneglur.

Yn amlwg, ni all y cae golau ymyrryd â fersiwn oedi-amser ei hun pan yr oedi amser yn ddigon mawr. Pellter 2D - mae'n hyd cydlyniad: effeithiau ymyrraeth yn amlwg dim ond pan fydd y gwahaniaeth yn y ffordd llai na pellter hwn. Gall y gwerth hwn yn cael ei drosi yn ystod t _c ei is-adran gan gyflymder goleuni c: t _c = 2D / c.

Michelson arbrawf mesur cydlyniad tymhorol y don goleuni: ei allu i ymyrryd â oedi fersiwn ei hun. Mae sefydlogi dda laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; golau hidlo o wres t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Cydlyniad ac amser

Tymhorol cydlyniad - mesur o gydberthynas rhwng y cyfnodau y tonnau golau ar wahanol bwyntiau ar hyd y cyfeiriad lluosogi.

Tybiwch ffynhonnell allyrru donfedd o λ a λ ± Δλ, sydd ar ryw adeg yn y gofod fydd yn ymyrryd ar bellter l _c = λ ² / (2πΔλ). Lle l _c - hyd cydlyniad.

Mae cam o lluosogi tonnau yn y cyfeiriad x yn cael ei ddiffinio fel f = kx - ωt. Os byddwn yn ystyried tonnau Ffigur yn y gofod ar amser t o bell l _c, y gwahaniaeth cam rhwng y ddau fector don k ₁ a k _2, sydd yn gam yn x = 0 yn hafal i Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Pan Δφ = 1, neu Δφ ~ 60 °, y golau mwyach yn gydlynol. Ymyrraeth a diffreithiant yn cael effaith sylweddol ar y cyferbyniad.

Felly:

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

Mae'r don yn pasio trwy'r gofod gyda chyflymder a c.

Mae'r amser cydlyniad t _c = l _c / s. Ers λf = c, yna Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Gallwn ysgrifennu

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

Os yw hysbys tonfedd neu amlder mwyn lledaenu ffynhonnell golau, mae'n bosibl cyfrifo l _c a t _c. Mae'n amhosibl i arsylwi ar y patrwm ymyrraeth a geir drwy rannu osgled, fel ymyrraeth ffilm denau, os yw'r gwahaniaeth llwybr optegol yn sylweddol fwy na'r l _c.

ffynhonnell cydlyniad Temporal meddai Black.

Cydlyniaeth a gofod

cydlyniad Gofodol - mesur o gydberthynas rhwng y cyfnodau y tonnau golau mewn gwahanol bwyntiau croes i gyfeiriad lluosogi.

Pan fydd y pellter L o'r (llinol) ffynhonnell monocromatig thermol y mae eu dimensiynau y drefn δ llinol, mae'r ddau slot lleoli ar bellter o fwy na d _c = 0,16λL / δ, bellach yn cynhyrchu patrwm ymyrraeth adnabyddadwy. πd _c ^2/4 yw arwynebedd y ffynhonnell cydlyniad.

Os ar amser t weld y ffynhonnell δ lled, ei waredu berpendicwlar pellter L o'r sgrin, gall y sgrin yn gweld y ddau bwynt (LL1 a LL2), wedi'u gwahanu gan bellter o d. Mae'r maes trydanol yn y LL1 a LL2 cynrychioli arosodiad y meysydd trydanol y tonnau a allyrrir gan yr holl bwyntiau y ffynhonnell, y ymbelydredd nad yw'n gysylltiedig â'i gilydd. I tonnau electromagnetig cyffrous LL1 a LL2, gan greu patrwm ymyrraeth adnabyddadwy mewn P1 arosodiad a dylai LL2 fod mewn cyfnod.

cyflwr cydlyniad

tonnau golau pelydrol gan y ddau ymylon y ffynhonnell, ar ryw bwynt o amser t cael gwahaniaeth gyfnod penodol yn uniongyrchol yn y ganolfan rhwng dau bwynt. Y trawst yn dod o ochr chwith y δ i P2 bwynt i drosglwyddo d (sinθ) / 2 farther nag y trawst pennawd i'r ganolfan. Mae llwybr y trawst yn dod o ymyl dde δ i bwynt P2, yn mynd ar lwybr d (sinθ) / 2 yn llai. Y gwahaniaeth yn y pellter a deithiwyd ar gyfer dau trawstiau yn cael ei d · sinθ ac yn cynrychioli'r gwahaniaeth cam Δf '= 2πd · sinθ / λ. Ar gyfer y pellter o P1 i P2 hyd blaen tonnau, rydym yn cael Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Mae'r tonnau ei allyrru gan y ddau ymylon y ffynhonnell, yn gam â P1 ar amser t ac allan o gam yn y rhanbarth 4πdsinθ / λ yn P2. Ers sinθ ~ δ / (2L), yna Δφ = 2πdδ / (Lλ). Pan Δφ = Δφ ~ 1 neu 60 °, ni ystyrir y goleuni yn gydlynol.

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

Cydlyniad gofodol homogenedd cam wavefront meddai.

lamp gwynias yn enghraifft o ffynhonnell golau annealladwy.

Gall golau Cydlynol ar gael gan ffynhonnell ymbelydredd digyswllt, os ydym yn taflu y rhan fwyaf o'r ymbelydredd. Mae'r hidlo gofodol cyntaf yn perfformio i gynyddu cydlyniad gofodol, a hidlo wedyn sbectrol ar gyfer cydlyniad tymhorol mwy.

gyfres Fourier

ton sinwsoidaidd awyren hollol gydlynol yn y gofod ac amser, ac mae ei hyd yr amser a'r ardal cydlyniad ddiddiwedd. Mae pob tonnau go iawn pylsiau ton sy'n para am gyfnod amser cyfyngedig, a chael pen berpendicwlar i'w gyfeiriad lluosogi. Fathemategol, maent yn cael eu disgrifio gan swyddogaeth cyfnodol. I ddod o hyd i'r amleddau bresennol yn y corbys tonnau a ar gyfer pennu hyd cydlyniad angen Δω i ddadansoddi swyddogaethau nad ydynt yn gyfnodol.

Yn ôl dadansoddiad Fourier, gall ton cyfnodol mympwyol cael ei ystyried fel arosodiad tonnau sin. synthesis Fourier yn golygu bod arosodiad o lluosogrwydd o donnau sinwsoidaidd yn caniatáu i gael tonffurf mympwyol cyfnodol.

ystadegau cyfathrebu

Gellir damcaniaeth cydlyniad yn cael ei ystyried fel y cysylltiad ffiseg a gwyddorau eraill, gan ei fod yn ganlyniad i gyfuniad o theori ac ystadegau electromagnetig, yn ogystal â mecaneg ystadegol yn yr undeb y mecaneg ystadegau. Mae'r ddamcaniaeth yn cael ei ddefnyddio i fesur nodweddion ac effeithiau amrywiadau ar hap ar ymddygiad caeau golau.

Fel arfer nid oes modd mesur amrywiadau o faes tonnau yn uniongyrchol. "Ups a natur anwastad" Unigolyn Ni ellir golau gweladwy yn cael eu canfod yn uniongyrchol, neu hyd yn oed gydag offerynnau soffistigedig: ei amlder oddeutu ¹⁵ Hydref osgiliadau yr eiliad. Gallwch ond mesur y cyfartaleddau.

Cymhwyso cydlyniad

Gellir cysylltu ffiseg a gwyddorau eraill fel enghraifft o gydlyniad ei olrhain mewn nifer o geisiadau. Rhannol caeau cydlynol yn llai heffeithio gan y cynnwrf atmosfferig, sy'n eu gwneud yn ddefnyddiol ar gyfer cyfathrebu laser. Maent hefyd yn cael eu defnyddio yn yr astudiaeth o adweithiau ymasiad a achosir gan laser: gostyngiad o effeithiau ymyrraeth arwain at "llyfn" y camau y trawst ar y targed thermonuclear. Cydlyniaeth cael ei ddefnyddio yn benodol i bennu maint a dyrannu systemau deuaidd seren.

Cydlyniad donnau goleuni yn chwarae rhan bwysig yn yr astudiaeth o cwantwm a chaeau clasurol. Yn 2005, daeth Roy J. Glauber un o enillwyr Gwobr Nobel mewn Ffiseg am ei gyfraniad at y ddamcaniaeth cwantwm cydlyniad optegol.