15.Временная когерентность. Квазимонохроматический свет. Цуг волн. Время и длина когерентности (длина цуга).

Когерентность – согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных и волновых процессов (w₁=w₂; φ₁-φ₂=const) Монохромные волны – неограниченные в пространстве волны одной опред. и пост. частотной когерентны. Реальные источники не когерентны. В источнике свет излучается атомами, каждый испускает свет лишь в течении времени 10^-8с. Только в течении этого времени волны, испускаемые атомами, имеют пост А и фазу колебаний . Немонохромный свет можно представить в виде сменяющих друг друга коротких гармонических импульсов, излучаемых атомами -> волновой луч, т.е. луч – ряд возмущений с перерывами между ними.

Цуг волн — это ряд возмущений с перерывами между ними. Излучение отдельного атома не может быть монохроматическим, потому что излучение длится конечный промежуток времени,имея периоды нарастания, установления и процесс угасания. Его [цуг] можно представить суперпозицией гармонических волн частотного диапазона (ω±Δω/2). Цуг волн может принимать участие в создании картины интерференции при условии, что сдвиг фаз между центрами частотного диапазона и его пределом не превышает , то есть, чтобы колебания от центра не уничтожались колебаниями от других составляющих цуга:следовательно:

Предельное значение позволенного времени называется временем когерентности цуга, а расстояние, определяющееся временем когерентности, называется длиной когерентности цуга и вычисляется следующим образом:где c=3·10⁸ м/с — скорость света в вакууме.

Временная когерентность – это, определяемая степенью монохромности волн, когерентность колебаний, которые совершают в одной и той же точке пространства, существует до тех пор пока разброс фаз в волне в данной точке не достигнет π.

Всякая реальная световая волна - это наложение волн с длинами в инт. λ. В белом светеλ охватывает весь диапазон, воспринимаемый глазом электронных волн. Свет, для которогоλ<<λ – квазимонохроматический (или суперпозиц. монохроматич. волн, частоты расположены в узком диапазоне) (графики)

16.Пространственная когерентность. Билинзы, бизеркала, бипризмы.Опыт Юнга (с узкой и широкой щелью)

Пространственная когерентность – когерентность света в направлении перпендикулярно лучу – это когерентность колебаний в один и тот же момент времени, но в разных точках плоскости (перпендикулярно направлению распространения цуга волны, где случайные изменения разности фаз между двумя точками увеличивается с увеличение расстояния между ними). Теряется, если разброс фаз достигает π. Длина простр. когерентности (радиус) r_когλ/φ -> длина волны

Источники должны быть пространственно когерентны, чтобы наблюдать разность фаз, интерференцию излучения или световых волн.

Опыт Юнга (с узкой и широкой щелью).

Интерференционные схемы. Во всех случаях световую волну, излучаемую одним источником делят на две части, а затем образовавшиеся волны накладывают друг на друга. Опыт Юнга основан на таком методе.

Щели Юнга: яркий свет проходит через щель S и вследствие дифракции (отклонение света от прямолинейной траектории) образует расходящуюся волну, которая падает на щели S₁ и S₂. Их можно рассматривать как вторичные источники света. В результате дифракции на S₁ и S₂ образуются 2 когерентные волны, которые накладываясь дают на экране Э интерференционные полосы. Ширина интерференционной полосы x = λ𝑙/d. Увеличение щелей приводит к уменьшению контрастности (видности) интерференционных полос.