13.2.Когерентність

13.2.1.Час когерентності.

Атоми речовини, переходячи зі збудженого стану в основний за час , випромінюють електромагнітну хвилю з якоюсь початковою фазоюй хвиля розповсюджується на відстань. Таке випромінювання називають хвильовим цугом. Наступне випромінювання цього атома буде мати іншу початкову фазу. Це означає, що різниця фаз випромінювання як одного атома так і інших атомів джерела світла буде хаотично змінюватися і їх випромінювання не буде когерентним. Когерентними можуть бути лише випромінювання атомів джерела світла у проміжку середнього часудискретного випромінювання атомів. При цьому різниця фаз випромінювання змінюється на величину менше. Часза величиною близький до проміжку. Частотний спектр цуга, показує, що інтенсивність світла зосереджена близько частотив діапазоні. Прийнято, що частотивідповідають половині інтенсивності світла на частоті. Розрахунки показують, що час когерентностій проміжок частотзвязані між собою співвідношенням

. (11)

13.2.2.Довжина когерентності.

При розповсюдженні хвилі в однорідному середовищі, фаза коливання, викликаного нею в деякій точці, зберігається на протязі часу .Відстань, яку пройде за цей час хвиля, становить

, (12)

і вона називається довжиною когерентності. Це означає, що явище інтерференції світла можна спостерігати лише у тому випадку, коли оптична різниця ходу хвиль буде меншою за довжину когерентності . Довжину когерентності (12) можна виразити через довжину хвилітак

. (13)

Якщо хвиля за допомогою напівпрозорих дзеркал поділена на дві, то для їх когерентності потрібно, щоб різниця ходу між ними не була більшою за довжину когерентності.

13.2.3.Радіус просторової когерентності.

Відстань  між двома точками випромінюючої поверхні, перпендикулярної напрямкові розповсюдження хвиль, на якій випадкова зміна різниці фаз досягає , називається радіусом просторової когерентності. Розрахунки показують

, (14)

де   кутовий розмір джерела випромінювання електромагнітних хвиль із точки спостереження О (див. Мал.141). Випромінювання з двох точок поверхні джерела світла будуть когерентними, якщо вони знаходяться на відстані не більше радіуса когерентності. Для спостерігача на Землі кутовий розмір Сонця складає 0,01 рад і при довжині хвилі і радіус когерентності сонячного світла становить.

13.3. Дослід Юнга

Принципову схему досліду Юнга представлено на Мал.142. У площині S₁ зроблено один отвір радіусом порядку радіуса просторової когерентності (~0.5 мм) для сонячного світла, а в площині S₂, віддаленій від першої на l, зроблено два таких отвори на відстані d один від другого. Когерентне світло, що виходить з отвору у площині , потрапляє у два отвори в площині. Промені із цих отворів збігаються у точку А на екран з координатою х. Різницю ходу хвильможна знайти у такий спосіб