ΣχηματισμόςΔευτεροβάθμια εκπαίδευση και τα σχολεία

Συνοχή - ένα ... συνεκτική κύματα φωτός. χρονική συνοχή

Σκεφτείτε ένα κύμα που διαδίδεται στο χώρο. Συνοχή - ένα μέτρο της συσχέτισης μεταξύ των φάσεων της, το οποίο μετράται σε διαφορετικά σημεία. Συνέπεια κύματος εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της πηγής του.

Δύο τύποι συνοχής

Ας εξετάσουμε ένα απλό παράδειγμα. Φανταστείτε δύο float, αυξάνονται και πέφτουν πάνω στην επιφάνεια του νερού. Ας υποθέσουμε ότι η πηγή κυμάτων είναι η μόνη ραβδί που αρμονικά βυθισμένο και να απομακρύνονται από το νερό ο οποίος ήρεμη επιφάνεια της επιφάνειας του νερού. Έτσι, υπάρχει μια τέλεια συσχέτιση μεταξύ των κινήσεων των δύο πλωτήρες. Δεν μπορεί να κινηθεί προς τα επάνω και προς τα κάτω ακριβώς φάση, όταν το ένα ανεβαίνει, το άλλο προς τα κάτω, αλλά η διαφορά φάσης μεταξύ των θέσεων των δύο πλωτήρες είναι σταθερή στο χρόνο. Αρμονικής ταλάντωσης σημειακή πηγή παράγει απολύτως συνεπής κύμα.

Κατά την περιγραφή της συνοχής των κυμάτων φωτός, να διακρίνει δύο τύπους του - χωρική και χρονική.

Συνοχή αναφέρεται στην ικανότητα του φωτός για να παραχθεί ένα σχήμα παρεμβολής. Εάν τα δύο κύματα φωτός έφερε σε επαφή, και δεν δημιουργούν περιοχές αυξημένης και μειωμένης φωτεινότητας, καλούνται ασυνάρτητο. Αν παράγουν «ιδανικό» σχέδιο παρέμβασης (με την έννοια της πλήρους περιοχές καταστροφική παρεμβολή), είναι πλήρως συνεπής. Εάν δύο κύματα δημιουργούν «λιγότερο από το τέλειο» εικόνα, θεωρείται ότι είναι μερικώς συνεκτική.

Michelson συμβολόμετρο

Συνοχή - ένα φαινόμενο που εξηγείται καλύτερα από ένα πείραμα.

Σε Michelson συμβολόμετρο το φως από την πηγή S (η οποία μπορεί να είναι οποιαδήποτε από: τον ήλιο, αστέρια, ή λέιζερ) κατευθύνεται πάνω σε ένα ημιδιαπερατό κάτοπτρο Μ 0, η οποία αντιπροσωπεύει το 50% του φωτός προς καθρέφτη Μ 1 και μεταδίδει 50% προς κάτοπτρο Μ 2. Η δέσμη ανακλάται από καθεμία από τις κατόπτρων πίσω στην Μ 0, και ίσα τμήματα του φωτός που αντανακλάται από το Μ 1 και Μ 2 συνδυάζονται και προβάλλεται επάνω σε μία οθόνη Β Η συσκευή μπορεί να διαμορφωθεί αλλάζοντας την απόσταση από το κάτοπτρο Μ 1 στο διαχωριστή δέσμης.

Michelson συμβολόμετρο συνδυάζει ουσιαστικά την ακτίνα με χρονική καθυστέρηση έκδοση της δικής του. Φως που περνάει στο δρόμο προς τον καθρέφτη Μ 1 έχει να πάει η απόσταση στην 2d περισσότερο από μια δοκό που κινεί το κάτοπτρο Μ 2.

Το μήκος και η συνοχή του χρόνου

Αυτό που παρατηρείται στην οθόνη; Όταν d = 0 μπορεί να δει κανείς μια σειρά από πολύ σαφή κροσσοί συμβολής. Όταν δ αυξάνεται, η μπάντα γίνεται λιγότερο έντονη: οι σκοτεινές περιοχές γίνονται πιο φωτεινά, και το φως - dimmer. Τέλος, για πολύ μεγάλο d, που υπερβαίνουν ένα ορισμένο κρίσιμη τιμή του D, το φως και το σκοτάδι δαχτυλίδια εξαφανίζονται τελείως, αφήνοντας μόνο μια θαμπάδα.

Προφανώς, το πεδίο φως δεν μπορεί να παρεμβαίνει με το χρόνο-καθυστερημένη έκδοση του ίδιου, όταν ο χρόνος καθυστέρησης είναι αρκετά μεγάλο. Απόσταση 2D - είναι το μήκος συνοχή: αποτελέσματα παρεμβολής είναι αισθητή μόνο όταν η διαφορά στον τρόπο με λιγότερο από αυτή την απόσταση. Αυτή η τιμή μπορεί να μετατραπεί κατά τη διάρκεια t c διαίρεση της από την ταχύτητα του φωτός c: t c = 2D / c.

πείραμα Michelson μετρά την χρονική συνοχή του κύματος φωτός: την ικανότητά της να παρεμβαίνει με μια καθυστερημένη έκδοση της ίδιας. Ένα καλά σταθεροποιημένο λέιζερ t c = 10 -4 s, l c = 30 χιλιόμετρα? φιλτραρισμένο φως από τη θερμότητα t c = 10 -8, l c = 3 m.

Συνοχή και ώρα

Χρονική συνοχή - ένα μέτρο της συσχέτισης μεταξύ των φάσεων των φωτεινών κυμάτων σε διάφορα σημεία κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης.

Υποθέστε πηγή εκπέμπει ένα μήκος κύματος των λ και λ ± Δλ, που σε κάποιο σημείο στο χώρο θα παρεμβαίνει σε απόσταση l c = λ 2 / (2πΔλ). Όπου l c - μήκος συνοχής.

Η φάση ενός κύμα που διαδίδεται στην κατεύθυνση χ ορίζεται ως f = kx - ωt. Αν λάβουμε υπόψη το Σχήμα κύματα στο χώρο κατά το χρόνο t σε απόσταση l c, η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο διανυσμάτων κύματος k 1 και k 2, τα οποία είναι σε φάση στο x = 0 είναι ίση με Δφ = l c (k 1 - k 2). Όταν Δφ = 1, ή Δφ ~ 60 °, το φως δεν είναι πλέον συνεκτική. Συμβολή και περίθλαση έχουν σημαντική επίδραση στην αντίθεση.

Έτσι:

  • 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).

Το κύμα περνά μέσα από το χώρο με μια ταχύτητα c.

Ο χρόνος συνοχής t c = l c / s. Από λί = c, τότε Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Μπορούμε να γράψουμε

  • l c = λ 2 / (2πΔλ) = λί / ( 2πΔf) = c / Δω?
  • t c = 1 / Δω.

Αν ένα γνωστό μήκος κύματος ή συχνότητα του πολλαπλασιασμού της πηγής φωτός, είναι δυνατόν να υπολογιστεί l c και t c. Είναι αδύνατο να παρατηρηθεί η εικόνα παρεμβολής που λαμβάνεται με διαίρεση του πλάτους, όπως συμβολής λεπτού υμενίου, εάν η διαφορά οπτικής διαδρομής είναι σημαντικά μεγαλύτερη από l c.

Χρονική πηγή συνοχή, λέει ο Μαύρος.

Συνοχή και το διάστημα

Χωρική συνοχή - ένα μέτρο της συσχέτισης μεταξύ των φάσεων των κυμάτων φωτός σε διαφορετικά σημεία εγκάρσια προς την κατεύθυνση της διάδοσης.

Όταν η απόσταση L από το μονοχρωματικό θερμικό (γραμμική) πηγή οποίων γραμμικές διαστάσεις της τάξης των δ, οι δύο σχισμές που βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη από d c = 0,16λL / δ, δεν παράγουν πλέον μια αναγνωρίσιμη διαπλεκόμενο σχέδιο. πd γ 2/4 είναι η περιοχή της πηγής συνοχής.

Αν κατά το χρόνο t δείτε την πηγή του πλάτους δ, τοποθετημένο κάθετα απόσταση L από την οθόνη, η οθόνη μπορεί να δει τα δύο σημεία (Ρ1 και Ρ2), που χωρίζονται από μία απόσταση d. Το ηλεκτρικό πεδίο στο Ρ1 και Ρ2 αντιπροσωπεύει την υπέρθεση των ηλεκτρικών πεδίων των κυμάτων που εκπέμπονται από όλα τα σημεία της πηγής, την ακτινοβολία, η οποία δεν είναι συνδεδεμένο με το άλλο. Για να ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που εξέρχεται από τα Ρ1 και Ρ2, δημιουργώντας ένα αναγνωρίσιμο σχέδιο συμβολής σε υπέρθεση Ρ1 και Ρ2 θα πρέπει να είναι σε φάση.

κατάσταση συνοχή

Κύματα φωτός που εκπέμπεται από τις δύο άκρες της πηγής, σε κάποιο σημείο του χρόνου t έχουν μια ορισμένη διαφορά φάσεως απ 'ευθείας στο κέντρο μεταξύ δύο σημείων. Η δέσμη που προέρχονται από το αριστερό άκρο του δ σε ένα σημείο Ρ2 για να περάσει σε δ (sinθ) / 2 μακρύτερα από την ακτίνα με κατεύθυνση προς το κέντρο. Η τροχιά της δέσμης που προέρχεται από το δεξί άκρο του δ στο σημείο Ρ2, περνά στην πορεία δ (sinθ) / 2 μικρότερο. Η διαφορά στην απόσταση που έχει διανυθεί για δύο δοκούς είναι δ · sinθ και αντιπροσωπεύει τη διαφορά φάσεως Δί «= 2πd · sinθ / λ. Για την απόσταση από Ρ1 έως Ρ2 κατά μήκος του μετώπου κύματος, παίρνουμε Δφ = 2Δφ «= 4πd · sinθ / λ. Τα κύματα που εκπέμπονται από τους δύο άκρα της πηγής, είναι σε φάση με Ρ1 τη χρονική στιγμή t και είναι εκτός φάσεως στην περιοχή 4πdsinθ / λ σε Ρ2. Από sinθ ~ δ / (2L), τότε Δφ = 2πdδ / (Lλ). Όταν Δφ = Δφ ~ 1 ή 60 °, το φως δεν θεωρείται πλέον συνεκτική.

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

Η χωρική συνοχή των εν λόγω ομοιογένειας μετώπου κύματος φάση.

Λαμπτήρα πυρακτώσεως είναι ένα παράδειγμα του πηγή ασύμφωνου φωτός.

Δέσμη φωτός, μπορούν να ληφθούν από μια πηγή ακτινοβολίας ασυνάρτητο, αν απορρίψει το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας. Η πρώτη χωρική φιλτράρισμα εκτελείται για να αυξήσει τη χωρική συνοχή, και στη συνέχεια φασματικό φιλτράρισμα για μεγαλύτερη χρονική συνοχή.

σειρά Fourier

Ημιτονοειδές επίπεδο κύμα εντελώς συνεκτικό στο χώρο και στο χρόνο, και το μήκος του χρόνου και η περιοχή συνοχή ατελείωτες. Όλες οι πραγματικές κύματα είναι παλμοί κυμάτων που διαρκεί για ένα πεπερασμένο χρονικό διάστημα, και που έχουν τερματικές κάθετο προς την κατεύθυνση τους διαδόσεως. Από μαθηματική άποψη, αυτές περιγράφονται από μια περιοδική συνάρτηση. Για να βρείτε τις συχνότητες που υπάρχουν στα παλμούς κυμάτων και για τον προσδιορισμό ενός μήκους συνοχή Δω πρέπει να αναλύσουμε μη-περιοδικές λειτουργίες.

Σύμφωνα με την ανάλυση Fourier, ένα αυθαίρετο περιοδικού κύματος μπορεί να θεωρηθεί ως μια υπέρθεση των ημιτονοειδών κυμάτων. σύνθεση Fourier σημαίνει ότι υπέρθεση ενός πλήθους ημιτονοειδή κύματα επιτρέπει να ληφθεί ένα αυθαίρετο περιοδική κυματομορφή.

στατιστικές Επικοινωνία

θεωρία της συνοχής μπορεί να θεωρηθεί ως η σύνδεση της φυσικής και άλλων επιστημών, δεδομένου ότι είναι το αποτέλεσμα της συγχώνευσης της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας και στατιστικά στοιχεία, καθώς και στατιστικής μηχανικής είναι η ένωση των στατιστικών στοιχείων μηχανικής. Η θεωρία χρησιμοποιείται για την ποσοτικοποίηση των χαρακτηριστικών και των αποτελεσμάτων της τυχαίες διακυμάνσεις στη συμπεριφορά του φωτός πεδία.

Συνήθως είναι αδύνατο να μετρηθεί διακυμάνσεις του πεδίου κύματος άμεσα. Ατομική «σκαμπανεβάσματα» ορατό φως δεν μπορεί να ανιχνευθεί άμεσα, ή ακόμη και με εξελιγμένα όργανα: η συχνότητά του είναι περίπου 15ης Οκτώβρη ταλαντώσεις ανά δευτερόλεπτο. Μπορείτε να μετρήσετε μόνο τους μέσους όρους.

Εφαρμογή της συνοχής

Σύνδεση της φυσικής και άλλων επιστημών ως παράδειγμα της συνεκτικότητας μπορεί να εντοπιστεί σε έναν αριθμό εφαρμογών. Μερικώς Οι συνεκτικές πεδία επηρεάζονται λιγότερο από την ατμοσφαιρική αναταραχή, η οποία τα καθιστά χρήσιμα για τις επικοινωνίες λέιζερ. Χρησιμοποιούνται επίσης στη μελέτη των αντιδράσεων σύντηξης που προκαλείται από λέιζερ: μείωση των φαινομένων παρεμβολής που οδηγεί σε «ομαλή» τη δράση της δέσμης επί της θερμοπυρηνικής στόχο. Συνοχή χρησιμοποιείται κυρίως για να καθορίσει το μέγεθος και την κατανομή των αστέρων δυαδικά συστήματα.

Συνέπεια των κυμάτων του φωτός παίζει ένα σημαντικό ρόλο στη μελέτη της κβαντικής και κλασικής πεδία. Το 2005, Roy J. Glauber έγινε ένας από τους νικητές του βραβείου Νόμπελ Φυσικής για τη συμβολή του στην κβαντική θεωρία της οπτικής συνοχής.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 el.birmiss.com. Theme powered by WordPress.