Когерентность световых волн. Степень монохроматичности световых волн
Свет – электромагнитные волны, длина которых условно лежит в пределах от 1 до 105 мм, включает ультрафеолетову(λ<400), видимую(400<=λ<=700) и инфракрасную(λ>700) области.
Абсолютный показатель преломления среды-отношение света скорости в вакууме и скорости света в среде:
µ - магнитная проницаемость
Для большинства оптически прозрачных в-в µ=1 и тогда показатель преломления света является диэлектрической проницаемостью среды.Это соотношение даст отношение между оптическими св-вами в-ва и электрическими св-вами. Среда с большим показателем n называется оптически более плотной, чем среда с меньшим n.Свет-эл-маг волна, в которой колеблется E и H(векторы), где Е-вектор напряж. эл. поля, Н-вектор напряж. магнитного поля.Физиологич., фотохим. И другие воздействия вызываются колебаниями вектора Е.Ур-е колебаний Е и Н:
Е=Е0sin(ωt-kr+α)
H=H0sin(ωt-kr+α)
Е0, H0-Амплитуды колебаний Е и Н, ω-циклич. частота,t-время, k-волновое число, r-радиус вектор провед. вдоль напр.распространнения волны.k=2π/λ. Т. к. Е и Н взаимно перпенд. то из теории максвела следует что модули электр. и магн. полей связаны между собой соотношением:
Сила действ. На электром.определ. вектором колебаний Е. F=-е*Е.
Монохроматическая волна-эл.волна одной опред.частоты, т.е.синусоидальная эл-магн. волна может быть монохроматической.Монохроматичность означает что в каждой точке поля монохроматич. Волны проекциями векторов Е и Н на оси координат инерциальной системы отсчета соверш.кармонич.колебаниями с частотой равной частоте волны.Монохр.волна представляет собой процесс не огран.во времени и пространстве.Причиной монохроматичности заключены в механизме излуч.света и источника света.Когерентностью назыв.согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов.Когерентные волны-волны у которых разность фаз остается постоянной с течением времени.Строгокогерентными могут быть только монохромат.волны у которых амплитуда частота нач.фазаостается постоянными неограниченно долго.
Время и длина когерентности. Радиус пространственной когерентности
За время излучения отдельного атома(10-8 сек) отраз цуг. Волн примерно равно 3 м.Цуги волн отмногократного … многими атомами накладываясь друг на друга образуют волну.Фаза нового цуга никак не связан с фазой предыдущего цуга, т.е.в выспускаемой телом волне излуч… атомов через 10-8 смеяется…другой структуры атомов.При этом фаза результирующей волны притерпивает случайные изменения.Временем когерентности назыв. Время за которое случайное изл. Фазы волны достигает знач. порядка π.Время когерентности можно расчитать след образом:
tког.=π/Δω=λ2/cΔλ=1/Δν
Длина когерентности -расстояние на которое перемест.волна за время когерентности lког=c*tког=λ2/Δλ
В реальной световой волне амплитуда и фаза колеб. Измен. Не только вдоль распространения волны но и в плоскасти перпенд. Этому напр.Случайные изм. Разности фаз в двух точках этой плоскасти увелич. С распространением между этими точками.Длиной пространственной когерентности или радиусом когерентности назыв. Расстояние на котором разность фаз достигает знач. порядка π.Нарушение пространств. Когерентности обусловленно тем что различные участки прот. Света излуч. Несогласованные со случайно изм. разностью фаз.Если источник света -… диаметр которого виден из данной точки под угллом φ то радиус простр. когерентности:
ρког=λ/φ
φ→0-длина пространств. ког. бесконечно величина