Mshikamano - ... thabiti mawimbi ya mwanga. mshikamano muda

Fikiria wimbi kueneza katika nafasi. Mshikamano - kipimo cha uwiano kati ya awamu yake, kipimo katika maeneo mbalimbali. Mshikamano wimbi inategemea tabia ya chanzo chake.

Aina mbili za mshikamano

Hebu fikiria mfano rahisi. Fikiria mbili kuelea, kupanda na kuanguka juu ya uso wa maji. Kudhani kwamba wimbi chanzo fimbo tu ambayo harmonically kuzama na kuondolewa kwenye maji kuvunja shwari uso wa uso wa maji. Hivyo kuna uhusiano kamili kati ya harakati ya ikifungwa mbili. Hawawezi hoja juu na chini kwa usahihi katika awamu, wakati moja huenda juu, na nyingine chini, lakini awamu tofauti kati ya nafasi ya ikifungwa mbili ni mara kwa mara kwa muda. Harmonically oscillating uhakika chanzo hutoa kabisa thabiti wimbi.

Wakati wa kuelezea mshikamano wa mawimbi mwanga, kutofautisha aina zake mbili - anga na muda.

Mshikamano inahusu uwezo wa mwanga ili kutoa kuingiliwa muundo. Kama mbili mawimbi ya mwanga ni kuletwa pamoja, nao usifungue maeneo ya kuongezeka na kupungua kwa mwangaza, ni kuitwa incoherent. Kama kuzalisha "bora" kuingiliwa muundo (kwa maana ya maeneo ya kamili ya uharibifu kuingiliwa), ni kikamilifu kamili. Kama mawimbi mbili kuunda "chini ya kamilifu" picha, inachukuliwa kuwa ni sehemu kamili.

Michelson interferometer

Mshikamano - jambo kwamba ni bora alielezea kwa majaribio.

Katika Michelson interferometer mwanga kutoka chanzo S (ambayo inaweza kuwa yoyote ya: jua, nyota, au laser) ni moja kwa moja kwenye semitransparent kioo M _0, ambayo inawakilisha 50% ya mwanga kwa kioo M ₁ na transmits 50% kwa kioo M _2. boriti ni yalijitokeza kutoka kila moja ya vioo nyuma M _0, na sehemu sawa ya mwanga yalijitokeza kutoka M ₁ na M _{2 ni} pamoja na makadirio kwenye screen B. kifaa inaweza configured kwa kubadilisha umbali kutoka kioo M ₁ kwa splitter boriti.

Michelson interferometer kimsingi huchanganyika boriti kwa muda kuchelewa toleo la wake mwenyewe. Mwanga inayopita njiani kwenda kioo M ₁ anaye kwenda umbali kwenye 2d zaidi boriti kitu hatua kioo M _2.

urefu na mshikamano wakati

Ni nini aliona kwenye screen? Wakati d = 0 inaweza kuonekana idadi ya kingo wazi sana kuingiliwa. Wakati d ni kuongezeka, bendi inakuwa chini hutamkwa: maeneo ya giza kuwa mkali, na mwanga - dimmer. Mwisho, kwa d kubwa sana, mno fulani thamani muhimu ya D, mwanga na pete giza kutoweka kabisa, na kuacha tu blur.

Ni wazi, shamba mwanga hawezi kuingilia muda kuchelewa toleo la yenyewe wakati muda kuchelewa ni kubwa ya kutosha. Umbali P2 - ni mshikamano urefu: madhara ya kuingiliwa ni liko tu wakati tofauti katika njia chini ya umbali huu. Thamani hii inaweza kubadilishwa wakati wa t _c mgawanyiko wake kwa kasi ya mwanga c: t _c = P2 / c.

Michelson majaribio hatua mshikamano muda wa wimbi mwanga: uwezo wake wa kuingilia kati na toleo kuchelewa yenyewe. vizuri imetulia laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; kuchujwa mwanga na joto t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Mshikamano na wakati

Muda mshikamano - kipimo cha uwiano kati ya awamu ya mawimbi ya mwanga katika maeneo mbalimbali pamoja Uenezi mwelekeo.

Kudhani chanzo hutoa wavelength ya λ na λ ± Δλ, ambayo wakati fulani katika nafasi kuingilia kati kwa mbali l _c = λ ² / (2πΔλ). Ambapo l _c - mshikamano urefu.

awamu ya wimbi la kueneza katika mwelekeo x hufafanuliwa kama f = KX - ωt. Kama tunaona mawimbi Kielelezo katika nafasi kwa wakati t kwa mbali l _c, awamu tofauti kati ya mbili wadudu wimbi k ₁ na k _2, ambayo ni katika awamu ya saa x = 0 ni sawa na Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Wakati Δφ = 1, au Δφ ~ 60 °, mwanga ni tena kamili. Kuingiliwa na diffraction na athari kubwa kwa tofauti.

kuwa:

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

wimbi hupita kupitia nafasi na kasi c.

mshikamano wakati t _c = l _c / s. Tangu = λf c, kisha Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Tunaweza kuandika

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

Kama inajulikana wavelength au mzunguko wa Uenezi wa chanzo mwanga, inawezekana kufanya mahesabu l _c na t _c. Haiwezekani kuchunguza kuingiliwa muundo kupatikana kwa kugawa amplitude, kama vile filamu kuingiliwa nyembamba, kama macho njia tofauti ni kiasi kikubwa zaidi ya l _c.

Muda mshikamano chanzo anasema Black.

Mshikamano na nafasi

Spatial mshikamano - kipimo cha uwiano kati ya awamu ya mawimbi ya mwanga katika pointi tofauti transverse na mwelekeo wa uenezi.

Wakati umbali L kutoka monochromatic mafuta (linear) chanzo ambaye vipimo ya utaratibu wa δ linear, mbili inafaa iko katika umbali mkubwa kuliko d _c = 0,16λL / δ, tena kuzalisha kumtambua kuingiliwa muundo. πd _c ^2/4 ni eneo la chanzo mshikamano.

Kama kwa wakati t kuona chanzo cha upana δ, hukusanywa perpendicular umbali L kutoka screen, screen unaweza kuona pointi mbili (P1 P2), kutengwa kwa umbali d. shamba umeme katika P1 P2 inawakilisha superimposed ya mashamba ya umeme wa mawimbi unaotolewa na pointi zote ya chanzo, mionzi ambayo haijaunganishwa na kila mmoja. Kwa mawimbi ya umeme exiting P1 P2, kujenga kumtambua kuingiliwa ruwaza katika superimposed P1 P2 inapaswa kuwa katika awamu.

hali mshikamano

Mwanga mawimbi kuipelekea na kuwili wa chanzo, wakati fulani cha wakati t kuwa na baadhi ya awamu tofauti moja kwa moja katika kituo cha kati ya pointi mbili. boriti kutoka kona ya kushoto mwa δ kwa uhakika P2 kupita juu ya d (sinθ) / 2 mbali zaidi kuliko boriti kuelekea kituo hicho. trajectory ya boriti kutoka makali ya haki ya δ na kumweka P2, hupita katika njia d (sinθ) / 2 kidogo. tofauti katika umbali wa safari kwa mihimili miwili ya d · sinθ na inawakilisha awamu tofauti Δf '= 2πd · sinθ / λ. Kwa umbali kutoka P1 kwa P2 pamoja mbele wimbi, sisi kupata Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. mawimbi unaotolewa na kuwili wa chanzo, ni katika awamu kwa P1 wakati t na ni nje ya awamu katika mkoa 4πdsinθ / λ katika P2. Tangu sinθ ~ δ / (2L), kisha Δφ = 2πdδ / (Lλ). Wakati Δφ = Δφ ~ 1 au 60 °, mwanga ni tena kuchukuliwa kamili.

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

anga mshikamano wa alisema wavefront awamu homogeneity.

taa incandescent ni mfano wa incoherent mwanga chanzo.

mwanga thabiti zinaweza kupatikana kutoka chanzo cha mionzi incoherent, kama sisi kutupa zaidi ya mnururisho. kwanza ya anga ya kuchuja ni kazi ya kuongeza mshikamano anga, na kisha spectral kuchuja kwa mshikamano mkubwa wa muda tu.

Fourier mfululizo

Sinusoidal ndege wimbi kabisa madhubuti katika nafasi na muda, na urefu wake muda na mshikamano eneo kutokuwa na mwisho. mawimbi yote ya mali ni wimbi kunde kudumu kwa finite wakati muda, na kuwa na mwisho perpendicular mwelekeo wao wa uenezi. Hesabu, ni ilivyoelezwa na kazi mara kwa mara. Kupata masafa sasa katika kunde wimbi na kuamua mshikamano urefu Δω haja ya kuchambua utendaji yasiyo ya kila kipindi.

Kwa mujibu wa uchambuzi Fourier, holela wa mara kwa mara wimbi inaweza kuonekana kama superimposed mawimbi sine. Fourier awali ina maana kwamba superimposed wingi wa mawimbi sinusoidal inaruhusu kupata holela wa mara kwa mara waveform.

takwimu Communication

nadharia mshikamano inaweza kuchukuliwa kama uhusiano wa fizikia na sayansi nyingine, kwa kuwa ni matokeo ya muungano wa nadharia ya umeme na takwimu, pamoja na mechanics takwimu ni muungano wa takwimu mechanics. nadharia ni kutumika kupima tabia na madhara ya kushuka kwa thamani ya kubahatisha juu ya tabia ya mashamba ya mwanga.

Kwa kawaida ni vigumu kupima kushuka ya shamba wimbi moja kwa moja. Mtu binafsi "kupanda na kushuka" inayoonekana mwanga hawezi kuwa wanaona moja kwa moja, au hata na vyombo ya kisasa: mzunguko wake ni kama Oktoba ^{ya 15} oscillations kwa sekunde. Unaweza tu kupima wastani.

Maombi ya mshikamano

Connection za fizikia na sayansi nyingine kama mfano wa mshikamano inaweza kufuatiliwa kwa idadi ya matumizi. Kiasi mashamba thabiti ni chini ya walioathirika na masumbuko anga, ambayo inawafanya muhimu kwa ajili ya mawasiliano laser. Pia hutumika katika utafiti wa athari za laser-ikiwa fusion: kupunguza madhara ya kuingiliwa na kusababisha "laini" hatua ya boriti juu ya lengo nyukliajoto. Mshikamano hutumiwa hasa kwa kuamua ukubwa na mgao wa mifumo nyota binary.

Mshikamano wa mawimbi ya mwanga ina jukumu muhimu katika utafiti wa quantum na mashamba classical. Mwaka wa 2005, Roy J. Glauber akawa mmoja wa washindi wa Tuzo ya Nobel ya Fizikia kwa mchango wake wa nadharia quantum ya mshikamano macho.