Coerența (de la cohaerens Latină - în comunicare)
timp consistente de curgere sau mai multe procese de undă de vibrație, care se manifestă atunci când adăugarea. Fluctuații numit coerent atunci când diferența de fază rămâne constantă în timp și la adăugarea vibrațiilor determină amplitudinea oscilației rezultante. Două (sinusoidale) oscilații armonice ale unei frecvențe sunt întotdeauna coerente. oscilații armonice descrise prin expresia:
unde x - fluctuant valoare (de exemplu, deplasarea pendulului din poziția de echilibru, intensitatea câmpurilor electrice și magnetice etc.). frecvență de oscilație armonică, amplitudinea A și φ fază sunt constante în timp. Atunci când două oscilații armonice cu aceeași frecvență v. dar amplitudini diferite A1 și A2 și fazele φ1 și φ2. format oscilație armonică cu aceeași frecvență. Amplitudinea oscilației rezultat:
poate varia de la A1 + A2 la A1 - A2, în funcție de diferența de fază φ1 - φ2 (). Intensitatea oscilației rezultată proporțională Ar 2 depinde și de diferența de fază.
În realitate, oscilații armonice perfecte nu sunt fezabile, deoarece în procesele actuale oscilații amplitudine, frecvență și fază de vibrație variază în mod continuu în mod aleatoriu în timp. Rezultată amplitudinii Ap depinde în mod esențial de cât de repede diferența de fază. În cazul în care aceste modificări sunt atât de repede încât nu au putut fi văzute de instrument, se poate masura doar amplitudinea medie a oscilațiilor care rezultă și, astfel, este independentă de faza. oscilațiile de referință sunt incoerente. schimbări rapide în amplitudine Chaotic perturba, de asemenea, K.
Dacă φ1 fază și φ2 oscilații variază, dar diferența lor φ1 - φ2 rămâne constantă, intensitatea totală a vibrațiilor ca în cazul unei oscilații armonice ideală este determinată de o diferență de fază de oscilații montabile-demontabile, adică există o diferență de fază K. Dacă două oscilații schimbări foarte încet , atunci spunem că fluctuațiile rămân coerente pentru un timp, până când diferența lor de fază nu este timp pentru a schimba cu o valoare comparabilă cu π.
Putem compara faza aceleași oscilații la momente diferite t1 și t2, separate printr-un interval τ. În cazul în care fluctuațiile dizarmonie observate într-un haotice, schimbări aleatorii în timpul fazei sale, atunci pentru fluctuații suficient de mari de fază de schimbare τ poate depăși π. Acest lucru înseamnă că, după o oscilație armonică timpul t „uită“ faza inițială și devine incoerent „ea însăși.“ timpul τ se numește oscilație K non-armonice, sau durata trenului armonic. După un tren de armonice este înlocuită cu o alta, ca și cum aceeași frecvență, dar altele. Faza.
În timpul propagării unui plan monocromatică undă electromagnetică într-un mediu omogen, câmp electric E rezistența de-a lungul direcției de propagare a undei oh la timpul t este:
unde λ = cT - lungime de undă, cu - viteza de propagare, T - perioada de oscilație. Faza a oscilației în orice punct special în spațiu se păstrează numai pentru perioada teoriei câmpului cuantic. În acest timp, valul se va răspândi la o distanță sτ și fluctuațiile E la punctele de la distanță unul de celălalt printr-o sτ distanță. de-a lungul direcției de propagare a undei, sunt incoerente. Distanța de sτ egală de-a lungul direcției de propagare a undei plane, la care oscilații aleatorii de schimbare de fază pentru valorile acoperirii comparabile cu tt, sau lungimea apelului K. lungimea trenului.
lumina soarelui vizibil, pe o scară care ocupă o bandă de frecvență a undelor electromagnetice de la 4,10 14-8.10 14 Hz, poate fi considerată ca o undă sinusoidală cu o amplitudine de variație rapidă, frecvență și fază. Lungimea coerenței trenului 10 -4 cm. Lumina emisă de gaz rarefiate sub forma unor linii spectrale înguste mai aproape de monocromatic. Faza luminii abia se schimbă la o distanță de 10 cm. Lungimea trenului de radiație laser poate fi mai mare de kilometri. În gama de unde radio există mai multe surse monocromatice de vibrații (vezi. Oscilatorul de cristal, standarde de frecvență Quantum), iar lungime de undă X este de multe ori mai mare decât cea pentru lumina vizibilă. Lungimea trenului undelor radio poate depăși în mod semnificativ dimensiunea sistemului solar.
Toate cele de mai sus este valabil pentru val de avion. Cu toate acestea, val perfect plan este, de asemenea, posibil, ca o oscilație armonică ideală (a se vedea. Wave). În procesele actuale, amplitudinea undei și faza oscilațiilor variază nu numai de-a lungul direcției de propagare a undei, ci într-un plan perpendicular pe această direcție. Modificări aleatorii în diferența de fază a două puncte situate în acest plan crește odată cu creșterea distanței dintre ele. K. oscilațiilor la aceste puncte și slăbit la o anumită distanță l. atunci când variația aleatorie a diferenței de fază devin comparabile cu tt, dispar. Pentru a descrie proprietățile undei coerente într-un plan perpendicular pe direcția de propagare, termenul este folosit în spațială K. Spre deosebire K. timpul legate de gradul de undă monochromaticity. Tot spațiul ocupat de val, pot fi împărțite în regiuni, fiecare dintre magazine valurilor K. Volumul o astfel de regiune (volum K) este aproximativ egală cu produsul dintre lungimea trenului τ a diametrului (rezoluția spațială K) cerc pătrat /.
K. Raport caracteristici spațiale asociate procesului de emisie și formarea de valuri. De exemplu, K. spațială de undă a luminii emise de o lungime corp fierbinte dispare în zona suprafeței sale doar câteva lungimi de undă, așa cum altă porțiune de corp încălzit radia independent unul față de celălalt (a se vedea. Spontan de emisie). Ca urmare, în loc de o singură sursă de unde plane emite o pluralitate de unde plane se propagă în toate direcțiile posibile. Pe măsură ce distanța de la sursa de căldură (dimensiunea finală), valul din ce în ce mai aproape de plat. l K. crește dimensiunea spațială proporțional 2. De aceea valoarea:, cu un corp de încălzit nu se poate obține de radiații intense, care are un spațiu mare K.
Valul de lumină emisă de un laser, este format ca urmare a emisiei coerente stimulate de lumină în întregul volum al substanței active. Prin urmare, lumina C. spațială la ieșirea laserului este menținută pe întreaga secțiune transversală a fasciculului. radiația laser are un imens spațială K. t. E. directivitate ridicat comparativ cu radiatii corp fierbinte. Lumina laser este posibil să se obțină, K. vol.10 care să depășească 17 ori volumul de K. val lumina de aceeași intensitate, care rezultă din sursele de lumină nonlaser mai monocromatică.
In optica, cel mai comun mod de a produce două valuri coerente este despicarea undei emise de o sursă non-monocromatica în două valuri de înmulțire a lungul căi diferite, dar în cele din urmă apar la un moment dat, iar în cazul în care există adăugarea lor (Fig. 2). În cazul în care audio val de întârziere în raport cu cealaltă, în legătură cu diferența de căi trecut, mai puțin decât durata trenului, vibrațiile la punctul de plus va fi coerentă și interferența luminii se va produce. În cazul în care diferența dintre cele două calea undelor este aproape de lungimea trenului, K. fascicul slăbește. Fluctuațiile ecran scădere a iluminarii, iluminarii am tinde la o valoare constantă egală cu suma intensităților incidentului două valuri pe ecran. În cazul nepunctuale (o extinsă), sursa de căldură două grinzi vin la punctele A și B pot fi incompatibile din cauza incoerența spațială a radiat val. În acest caz, interferența nu se produce deoarece franjele de interferență pe diferite puncte ale sursei sunt deplasate una față de cealaltă cu o distanță mai mare decât lățimea benzii.
K. Conceptul a apărut inițial în teoria clasică a vibrațiilor și a undelor se aplică și obiectelor și proceselor descrise de mecanica cuantică (vezi. Mecanică cuantică) (particule atomice, corpuri solide etc.).
Fig. 1. Adăugarea 2 de oscilații armonice (linia punctată) din amplitudinile A1 și A2 pentru diferite diferențe de fază. Rezultând oscilație - o linie solidă.
Fig. 2. Cel mai simplu dispozitiv care permite să se obțină două valuri coerente (interferometru). Amortizorul previne trecerea directă a luminii de la sursa la ecran.
Marii Enciclopedii Sovietice. - M. sovietic Enciclopedia 1969-1978