Samfella - a ... heildstætt ljósbylgjur. stundlega samfella

Íhuga að bylgja fjölgunar í geimnum. Samfella - mælikvarði á fylgni milli stigum þess, mældur á mismunandi stöðum. Samfella bylgja veltur á eiginleikum upptökum.

Tvær gerðir af samhengi

Við skulum íhuga einfalt dæmi. Ímyndaðu þér tvo fljóta, hækkandi og lækkandi á vatnsborði. Gerum ráð fyrir að bylgja uppspretta er eina stafur sem harmonically sökkt og fjarlægt úr vatninu brjóta logn yfirborð vatnsborði. Þannig er það fullkomin fylgni á milli hreyfingar tveggja flotum. Þeir geta ekki fært upp og niður einmitt í áfanga, þegar einn fer upp, hitt niður, en áfanga munur á stöðu tveggja flotholtum er stöðug í tíma. Harmonically oscillating lið uppspretta framleiðir algerlega heildstæða öldu.

Þegar lýsa samhengi á ljósbylgjur, greina tvær gerðir sínar - umhverfi og tíma.

Samfellu er átt við hæfni ljóssins til að framleiða á truflunum mynstur. Ef tveir ljósbylgjur eru leiddir saman, og þeir skapa ekki sviðum aukist og minnkað birtu, þeir eru kallaðir samhengislaust. Ef þeir framleiða "hugsjón" truflunum mynstur (í þeim skilningi að heill eyðileggjandi truflunum svæði), eru þeir að fullu samfelldar. Ef tveir bylgjur búa "minna en fullkomna" mynd, er talið að þeir séu að hluta samfelldar.

Michelson interferometer

Samfella - fyrirbæri sem er best lýst með tilraun.

Í Michelson interferometer ljósið frá the uppspretta S (sem getur verið að einhverju: sól, stjörnurnar, eða leysir) er beint á a semitransparent spegla m _0, sem felur í 50% af ljóss að spegla M ₁ og miðlar áhrifum 50% í átt spegill M _2. The geisla endurspeglast af hvoru af speglum aftur til m _0, og jafn stóra hluta af Ijósi sem endurspeglast frá M ₁ og M _{2 eru} sameinaðir og _látnir varpað á skjá B. The tæki hægt er að stilla með því að breyta fjarlægðinni frá spegil M ₁ við geisla klofning.

Michelson interferometer blandar meginatriðum geisla með tíma-seinkað útgáfu af hans eigin. Ljós sem fer á leiðinni til spegil M ₁ hefur að fara í fjarlægð á 2d en geisla sem hreyfist spegil m _2.

Lengd og samfellu tími

Hvað er fram á skjánum? Þegar D = 0 er hægt að séð fjölda mjög skýrum truflunum jaðri. Þegar D eykst, hljómsveitin verður minna áberandi: dökk svæði verða bjartari og ljós - birtudeyfir. Að lokum, fyrir mjög stór d, yfir ákveðnu afgerandi gildi D, ljós og dökk hringi hverfa alveg, fara aðeins þoka.

Vitanlega, ljósið sviði getur ekki truflað tíma-seinkað útgáfu af sjálfu sér þegar tíminn töf er nógu stór. Fjarlægð 2D - það er samfella lengd: truflunum áhrif eru áberandi aðeins þegar munurinn á leiðinni minna en þessari fjarlægð. Þetta gildi er hægt að breyta á meðan t _c skiptingu þess með því að hraði ljóss c: t _c = 2D / c.

Michelson tilraun mælir stundlega samfellu ljós bylgju: getu sína til að trufla seinkun útgáfu af sjálfu sér. Vel-stabilized leysir T _c = 10 ^-4 s, L _C = 30 km; síaðir ljós frá _{hita, C} = 10 ^-8, L _C = 3 m.

Samhengi og tími

Temporal samfella - mælikvarði á fylgni milli þrep ljósbylgjur á ýmsum stöðum meðfram fjölgun átt.

Gerum ráð fyrir fengið gefur frá sér bylgjulengd W vlð og λ ± Δλ, sem á einhverjum tímapunkti í rými verður að trufla í fjarlægð L _C = λ ² / (2πΔλ). Þar sem L _c - samfella lengd.

The áfanga bylgjunnar fjölgunarefni í X átt er skilgreindur eins og f = kx - ωt. Ef við teljum Figure bylgjur í pláss á tíma t í fjarlægð L _C, áfanga munurinn á milli tveggja bylgju vigra k ₁ og k _2, sem eru í fasann við x = 0 er jafn og Δφ = L _C (k ₁ - K _2). Þegar Δφ = 1, eða Δφ ~ 60 °, ljósið er ekki lengur samfelldar. Truflunum og diffraction hafa veruleg áhrif á móti.

svona:

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

Bylgja fer í gegnum geiminn með hraða c.

Samhengið tíminn t _c = L _C / s. Þar sem λf = c, þá er Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Við getum skrifað

• L _C = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = c / Δω;
• T _c = 1 / Δω.

Nú er þekktur bylgjulengd eða tíðni ljósvarp uppspretta, það er hægt að reikna L _C and t _c. Það er ómögulegt að fylgjast með truflunum mynstri sem fæst með því að deila amplitude, svo sem eins og þunn truflun filmu, ef sjón slóð munurinn er verulega meiri en L _C.

Temporal samfella uppspretta segir Black.

Samhengi og pláss

Staðbundnum samfellu - mælikvarði á fylgni á milli þrep ljósbylgjur í mismunandi stig snúa þvert á stefnu fjölgun.

Þegar fjarlægð L frá einlita varma (línuleg) uppspretta sem línulega mál stærðargráðunni ð, og þau tvö rifa staðsett í nokkurri fjarlægð sem er meiri heldur en D _c = 0,16λL / ð, ekki lengur að framleiða þekkta truflunum mynstur. πd _c ^2/4 er flatarmál samfellu uppspretta.

Ef á tíma t séð upptök breidd eru ö, sem komið er fyrir homrétt Fjarlægðin L frá skjánum, á skjánum er hægt að sjá til punktana (P1 og P2), aðskilin með fjarlægð d. Rafsviðið í P1 og P2 táknar Samliðun rafmagns sviði öldurnar stafar af öllum stöðum uppruna, geislun sem er ekki tengd við hvert annað. Til rafsegulbylgjur spennandi P1 og P2, búa þekkta truflun mynstur í Samliðun P1 og P2 ætti að vera í takt.

samfella ástand

Ljósbylgjur geislaði af tveimur brúnum uppruna, á einhverjum tímapunkti tíma t hafa ákveðinn áfanga munur beint í miðju milli tveggja punkta. The geisla koma frá vinstri brún ð að lið P2 til að fara á d (sinθ) / 2 lengra en geisla á leiðinni til miðju. Braut á geisla sem koma frá hægri brún ð til að benda P2, fer á vegi-d (sinθ) / 2 minna. Munurinn á vegalengd fyrir tveimur bitum er d · sinθ og táknar áfanga muninn Δf '= 2πd · sinθ / λ. Fyrir fjarlægð frá P1 P2 meðfram öldu framan, fá okkur Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Öldurnar stafar af báðum brúnum uppruna, eru í takt við P1 á tíma t og mynda, úr fasa á svæðinu 4πdsinθ / λ í P2. Þar sem sinθ ~ ö / (2 L), þá er Δφ = 2πdδ / (Lλ). Þegar Δφ = Δφ ~ 1 eða 60 °, ljósið er ekki lengur talin samfelldar.

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

Staðbundna samfellu staðsetja slíkt Wavefront fasa einsleitni.

Glóperu er dæmi um misfasa ljósgjafa.

Samhangandi ljós er hægt að fá frá uppsprettu misfasa geislun, ef við henda megnið af geisluninni. Í fyrsta lagi Staðbundna sía er framkvæmd til að auka staðbundna samhengi, og þá spectral sía fyrir stærri jarðneskum samfellu.

Fourier röð

Sinusoidal flugvél bylgja alveg samfelldar í tíma og rúmi, og lengd þess tíma og samfellu svæðið endalaus. Allir alvöru bylgjur eru bylgjupúlsa varanleg fyrir endanlegri tímabil, og hafa enda hornrétt á stefnu þeirra fjölgun. Stærðfræðilega, þeim er lýst með reglubundnu virka. Til að finna tíðni staðar í bylgjupúlsa og til að ákvarða samhengi lengd Δω þarft að greina ekki reglubundnar aðgerðir.

Samkvæmt Fourier greiningu, sem reglubundin bylgja handahófskennt getur talist superposition sínusbylgna. Fourier nýmyndun þýðir að superposition af fjölda af punktum á bylgjum gerir til að fá handahófi reglubundið bylgjuform.

Samskipti tölfræði

Samfella kenning getur talist tengingu eðlisfræði og öðrum vísindum, þar sem það er afleiðing af samruna raf kenningum og tölfræði, auk tölfræðilegra vélfræði er verkalýðsfélag tölfræði búnað. Kenningin er notuð til að mæla einkenni og áhrif handahófi sveiflur á hegðun ljós sviðum.

Venjulega er ómögulegt að mæla sveiflur öldu sviði beint. Einstök "ups og hæðir" sýnilegt ljós er ekki hægt að greina bein eða jafnvel háþróaðri tæki: tíðni þess er u.þ.b. ¹⁵ október sveiflur á sekúndu. Þú getur aðeins mæla meðaltöl.

Umsókn um samfellu

Tenging eðlisfræði og öðrum vísindum sem dæmi um samfellu má rekja í fjölda umsókna. Hluta heildstætt reitir eru minna fyrir áhrifum af andrúmslofti ókyrrð, sem gerir þá að gagni fyrir samskipti leysir. Þau eru einnig notuð í rannsókninni leysir völdum samruna viðbrögð: lækkun truflunum áhrif sem leiða til "slétta" aðgerð á geisla á thermonuclear miða. Samhengið er einkum notuð til að ákvarða stærð og úthlutun stjörnu tveimur kerfum.

Samfellu ljósbylgjur gegnir mikilvægu hlutverki í rannsókn á skammtafræði og klassískum sviðum. Árið 2005, Roy J. Glauber varð einn af the sigurvegari af the Nóbelsverðlaun í eðlisfræði fyrir framlag sitt til skammtafræði sjón samfellu.