Временная когерентность
Временной аспект когерентности имеет исключительно важное значение при рассмотрении явлений взаимодействия электромагнитных волн ввиду того, что в строгом смысле на практике монохроматических волн и волн с абсолютно одинаковыми частотами не существует из-за статистического характера излучения электромагнитных волн. Монохроматические волны представляют собой бесконечный по продолжительности и локализации пространственно-временной процесс, что очевидно невозможно с точки зрения предположений о конечности энергии источников электромагнитных волн, а ввиду конечного времени излучения, его спектр также имеет ненулевую ширину.
Если разность фаз двух колебаний изменяется очень медленно, то говорят, что колебания остаются когерентными в течение некоторого времени . Это время называют временем когерентности.
Можно
сравнить фазы одного и того же колебания
в разные моменты времени
и
,
разделённые интервалом
.
Если негармоничность колебания
проявляется в беспорядочном, случайном
изменении во времени его фазы, то при
достаточно большом
изменение
фазы колебания может отклониться от
гармонического закона. Это означает,
что через время когерентности
гармоническое
колебание «забывает» свою первоначальную
фазу и становится некогерентным «само
себе».
Для
описания подобных процессов (а также
процессов излучения, конечной длительности)
вводят понятие цуг волн — «отрезок»
монохроматической волны, конечной
длины. Длительность цуга
и
будет временем когерентности, а
длина
— длиной
когерентности
(
—
скорость распространения волны). По
истечении одного гармонического цуга
он как бы заменяется другим с той же
частотой, но др. фазой.
Таким образом, монохроматические волны в физике являются весьма полезной математической абстракцией, позволяющей досконально изучить основные свойства электромагнитных волн. На практике монохроматические волны представляются в виде цугов конечной длительности по времени, представляющих собой гармонические во времени функции, ограниченные во времени и пространстве о чём говорилось выше.
