Կապակցվածություն - մի ... կոհերենտ թեթեւ ալիքներ: աշխարհիկ կապակցվածություն

Դիտարկենք մի ալիքային հանրահռչակումը տարածքում. Կապակցվածություն մի միջոց է հարաբերակցության միջեւ իր փուլերի `չափվում է տարբեր կետերում: Կապակցվածություն ալիքը կախված է բնութագրերի իր աղբյուրից.

Երկու տեսակի կոհերենտության

Եկեք համարում է պարզ օրինակ: Պատկերացրեք, երկու բոց, աճող եւ ընկնում է ջրի մակերեսին: Ենթադրել, որ այդ ալիքը աղբյուրը միակ փայտը, որը ներդաշնակորեն immersed եւ հեռացվում է ջրի խախտելու հանգիստ մակերեսը ջրի մակերեսին. Այսպիսով, առկա է կատարյալ հարաբերակցությունը միջեւ շարժումների երկու փչովի բարձիկներ. Նրանք չեն կարող շարժվել վեր ու վար հենց փուլի, երբ մեկը գնում է, իսկ մյուսը ներքեւ, սակայն փուլը միջեւ տարբերությունը դիրքերից երկու floats է, անընդհատ ժամանակին. Ներդաշնակորեն oscillating կետն աղբյուրը արտադրում բացարձակապես հաջորդական ալիք:

Երբ նկարագրելով տրամաբանությունը թեթեւ ալիքների, նա տարբերակում է իր երկու տեսակի `տարածական եւ ժամանակային:

Կապակցվածություն վերաբերում է ունակությունը լույսի արտադրել է միջամտություն օրինակին. Եթե երկու թեթեւ ալիքներ են համախմբեց, եւ նրանք չեն ստեղծել ոլորտներ ավելացել, եւ նվազել պայծառություն, նրանք կոչվում են անկապ: Եթե նրանք արտադրել «իդեալական» միջամտություն օրինակին (իմաստով ամբողջական ապակառուցողական միջամտության ոլորտներում), նրանք լիովին համահունչ: Եթե երկու ալիքների ստեղծման «Ոչ պակաս, քան կատարյալ» նկարի, ապա համարվում է, որ դրանք կարող են մասամբ համահունչ:

Michelson ինտերֆերոմետրով

Կապակցվածություն մի երեւույթ է, որը լավագույնս բացատրվում է փորձարկել:

Ի Michelson ինտերֆերոմետրով լույսը աղբյուր S (ինչը կարող է լինել որեւէ: արեւի, աստղերի կամ լազերային), որը ուղղված վրա մի semitransparent հայելու M _0, որն ներկայացնում 50% -ն է լույսի նկատմամբ հայելու M ₁ եւ փոխանցում 50% դեպի հայելային M _2: Ճառագայթի արտացոլվում է յուրաքանչյուր հայելիների ետ M _0, եւ հավասար պաշարներ լույսի արտացոլված է M ₁ եւ M ₂ համակցված _են եւ նախագծվել վրա էկրանի B. Սարքը կարող է կազմաձեւվել փոխելով հեռավորությունը հայելային M _1-փնջի splitter.

Michelson ինտերֆերոմետրով էապես խառնվում լազեր հետ ժամանակի հետաձգվում տարբերակի իր սեփական. Լույսը, որ անցնում է ճանապարհը դեպի հայելու M ₁ ստիպված է գնալ հեռավորության վրա 2D ավելի քան մեկ փնջի, որը շարժվում է հայելային մ _2:

Իսկ երկարությունը եւ կապակցվածություն անգամ

Թե ինչ է նկատվում էկրանի վրա: Երբ d = 0, կարող է տեսնել մի շարք շատ հստակ միջամտելու fringes: Երբ դ թիվը ավելացել է, որ խումբը դառնում է ավելի քիչ ցայտուն: մութ տարածքները դառնում են պայծառ, եւ թեթեւ պղտոր. Ի վերջո, շատ մեծ d, գերազանցող որոշակի կրիտիկական արժեքը D, լույսն ու մութ օղակները անհետանում են ամբողջությամբ թողնելով Բլուր.

Ակնհայտ է, որ լույսը դաշտը չի կարող միջամտել ժամանակի հետաձգվում տարբերակի ինքնին, երբ ժամանակը ուշացումը բավականին մեծ է: Հեռավորությունը 2D - դա կապակցվածություն երկարությունը: խափանումներ հետեւանքները կարող են նկատելի է միայն այն ժամանակ, երբ տարբերությունը ճանապարհին պակաս, քան այս հեռավորությունից: Այս արժեքը կարող է փոխարկվում ընթացքում t _գ իր բաժնի կողմից լույսի արագությամբ , գ տ _գ = 2D / գ.

Michelson էքսպերիմենտ չափում է աշխարհիկ կապակցվածություն թեթեւ ալիքի: իր կարողությունը միջամտելու հետաձգվել տարբերակի ինքնին. Լավ կայունացել լազերային տ _գ = 10 ^-4 ի, լ _գ = 30 կմ. ֆիլտրացված լույսը ջերմային t _գ = 10 ^-8, L _C = 3 մ.

Կապակցվածություն եւ ժամանակը

Temporal կապակցվածությունը, չափման հարաբերակցության միջեւ փուլերի թեթեւ ալիքների տարբեր կետերում բազմացման ուղղությամբ:

Ենթադրել, աղբյուրը emits մի ալիքի λ եւ λ ± Δλ, որը ինչ - որ պահի տարածության կլինի միջամտել հեռավորության վրա L _C = λ ² / (2πΔλ): Որտեղ L _C - կապակցվածություն երկարությունը.

Փուլը ալիքի քարոզելու մեջ x ուղղությամբ տրվում է F = KX - ωt. Եթե հաշվի առնենք, նկար ալիքների տարածության ժամանակում t հեռավորության L _C, փուլային տարբերությունը երկու ալիքի վեկտորներով k ₁ եւ K _2, որոնք գտնվում են փուլում է x = 0 հավասար է Δφ = L _C (k ₁ - k _2): Երբ Δφ = 1, կամ Δφ ~ 60 °, որ լույսը այլեւս հաջորդական. Միջամտությունը եւ դիֆրակցիան ունեն նշանակալի ազդեցություն է հակադրություն:

դրանով:

• 1 = L _գ (k ₁ - k _{2) = L C (2π / λ} - 2π / (λ + Δλ)).
• _{լ գ (λ + Δλ - λ} ) / (λ (λ + Δλ)) ~ լ գ Δλ / λ ² = 1 / 2π;
• լ _գ = λ ² / (2πΔλ):

Որ ալիքը անցնում տարածքի մի արագություն գ.

Որ կապակցվածություն ժամանակ t _գ = լ _գ / վ: Քանի որ λf = C, ապա Δf /, զ = Δω / ω = Δλ / λ: Մենք կարող ենք գրել

• լ _գ = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = գ / Δω.
• տ _գ = 1 / Δω:

Եթե հայտնի ալիքի կամ հաճախականության տարածման թեթեւ աղբյուրի, դա հնարավոր է հաշվարկել լ _C եւ T _գ. Դա անհնար է դիտարկել միջամտություն օրինակին ձեռք բաժանելով առատություն, ինչպես, օրինակ, բարակ ֆիլմի միջամտության, եթե օպտիկական ուղին տարբերությունն այն է, զգալիորեն ավելի մեծ է, քան L _C:

Temporal կապակցվածությունը աղբյուրը նշում է, սեւ:

Կապակցվածություն եւ տիեզերական

Տարածական կապակցվածությունը, չափման հարաբերակցության միջեւ փուլերի թեթեւ ալիքների տարբեր նը լայնակի ուղղությամբ տարածման:

Երբ հեռավորությունը L ից monochromatic ջերմային (գծային) աղբյուր, որոնց գծային չափերը կարգի ալ բանաձեւով, երկու slots գտնվում է հեռավորության վրա ավելի մեծ է, քան d _գ = 0,16λL / ալ բանաձեւով, այլեւս արտադրել ճանաչելի միջամտություն օրինակին. πd _C ^2/4 է տարածքը ներդաշնակություն աղբյուրի.

Եթե ժամանակին տեսնում աղբյուրը լայնությամբ ալ բանաձեւով, տրամադրված ուղղահայաց հեռակա L էկրանին, որ էկրանի կարող է տեսնել երկու միավոր (P1 եւ P2), առանձնացնելով հեռավորության d. Էլեկտրական դաշտը P1 եւ P2 ներկայացնում superposition է էլեկտրական ոլորտներում ալիքների կողմից թողարկված բոլոր կետերում աղբյուրի, ճառագայթման, որը չի կապված է միմյանց. Է էլեկտրամագնիսական ալիքների փակել P1 եւ P2, ստեղծելով ճանաչելի միջամտություն օրինակ superposition P1 եւ P2 պետք է լինի փուլում:

կապակցվածություն վիճակը

Լուսային ալիքների ճառագում է երկու եզրեր աղբյուրի, ինչ - որ պահի ժամանակի t ունեն որոշակի փուլ տարբերությունը ուղղակի կենտրոնում երկու կետերի միջեւ: The beam եկող ձախ եզրին ալ բանաձեւով է կետի P2 է անցնել d (sinθ) / 2 հեռու, քան փնջի խորագրի դեպի կենտրոն: The հետագիծ փնջի եկող աջ եզրին ալ բանաձեւով է նշում P2, անցնում է ճանապարհը d (sinθ) / 2 պակաս: Տարբերությունն այն է հեռավորության ճամփորդել երկու beams է դ · sinθ եւ ներկայացնում փուլում տարբերությունը Δf '= 2πd · sinθ / λ: Համար հեռավորության P1 մինչեւ P2 երկայնքով ալիքի ճակատում, մենք ձեռք Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ: Ալիքները արտանետվել են երկու եզրեր աղբյուրի, գտնվում են փուլում P1 t ժամանակում եւ դուրս են փուլ տարածաշրջանում 4πdsinθ / λ է P2. Քանի որ sinθ ~ ալ բանաձեւով / (2L), ապա Δφ = 2πdδ / (Lλ): Երբ Δφ = Δφ ~ 1 կամ 60 °, լույսը այլեւս համարվում հաջորդական.

Δφ = 1 -> D = Lλ / (2πδ) = 0,16 Lλ / δ:

The տարածական կապակցվածությունը Հյուրատետր ասել է ալիքային ճակատը փուլային համասեռության:

Շիկացած լամպի մի օրինակ է, անկապ լույսի աղբյուր:

Հաջորդական լույսը կարող է ձեռք բերել մի աղբյուր անկապ ճառագայթման, եթե հաշվի չառնենք մասը ճառագայթման: Առաջին տարածական զտիչ կատարվում է բարձրացնել տարածական կապակցվածությունը, եւ ապա սպեկտրալ զտիչ համար ավելի մեծ ժամանակային կապակցվածություն:

Ֆուրիեի շարքեր

Sinusoidal ալքի ամբողջությամբ համահունչ է տարածության եւ ժամանակի, եւ նրա երկարությունը ժամանակի եւ կապակցվածություն տարածքը անվերջ. Բոլոր իրական ալիքներ են ալիքային լոբազգիներ շարունակվող մի վերջավոր ժամանակի ընդմիջումից, որոնք ունեն վերջ ուղղահայաց դրանց տարածման ուղղությունների մասին: Մաթեմատիկորեն, նրանք նկարագրված են պարբերաբար գործառույթը: Է գտնել հաճախականությունները ներկա ալիքը իմպուլսներ եւ որոշելու համար հաջորդականության երկարությունը Δω պետք է վերլուծել Ոչ պարբերական գործառույթները.

Ըստ Ֆուրիեի անալիզ, կամայական պարբերական ալիքը կարող է դիտվել որպես superposition մասին սինուս ալիքների: Ֆուրիեի սինթեզ նշանակում է, որ superposition է բազմակարծության Sinusoidal ալիքների թույլ է տալիս ձեռք բերել կամայական պարբերական waveform.

կապի վիճակագրություն

Կապակցվածություն տեսությունը կարելի է համարել, քանի որ կապի ֆիզիկայի եւ այլ գիտությունների, քանի որ դա արդյունք է միաձուլման էլեկտրամագնիսական տեսության եւ վիճակագրության, ինչպես նաեւ վիճակագրական մեխանիկայի է միության նախագահը վիճակագրության մեխանիկայի. Տեսությունը, որն օգտագործվում է քանակական բնութագրերը եւ հետեւանքները պատահական տատանումների վրա վարքագծի թեթեւ ոլորտներում:

Դա սովորաբար հնարավոր չէ չափել տատանումներ ալիքի դաշտի անմիջականորեն: Անհատական «վերելքներ ու վայրէջքներ» տեսանելի լույսը չի կարող հայտնաբերվել ուղղակիորեն, կամ նույնիսկ բարդ գործիքներով: դրա հաճախականությունը կազմում է մոտ 10 ¹⁵ oscillations մեկ վայրկյանում: Դուք կարող եք չափել, որ միջին:

Դիմում կապակցվածության

Կապը ֆիզիկայի եւ այլ գիտություններին, որպես օրինակ, կապակցվածության կարող է նկատելի է մի շարք ծրագրեր. Մասնակիորեն հետեւողական դաշտերը պարտադիր են ավելի քիչ ազդել է մթնոլորտային տուրբուլենտության, ինչը կազմում է նրանց համար օգտակար լազերային հաղորդակցության. Նրանք օգտագործվում են նաեւ ուսումնասիրության լազերային induced fusion ռեակցիաների: կրճատումը միջամտության հետեւանքների հանգեցնող «հարթել» գործողությունը փնջի վրա ջերմամիջուկային թիրախ. Կապակցվածություն, որն օգտագործվում է, մասնավորապես, որոշելու չափը եւ տեղաբաշխումը աստղանի երկուական համակարգերի.

Կապակցվածություն թեթեւ ալիքների խաղում կարեւոր դեր է ուսումնասիրության Quantum եւ դասական ոլորտներում: Է 2005 թ, Ռոյ J. Glauber դարձավ մեկը հաղթողների Նոբելյան մրցանակի ֆիզիկայի գործում ներդրած ավանդի համար, ինչպես նաեւ քվանտային տեսության օպտիկական կապակցվածություն: