Pagkakaugnay-ugnay - isang ... maliwanag na ilaw waves. temporal na pagkakaugnay-ugnay

Isaalang-alang ang isang wave propagating sa espasyo. Pagkakaugnay-ugnay - isang sukatan ng mga ugnayan sa pagitan ng phase nito, sinusukat sa iba't ibang punto. Pagkakaugnay-ugnay wave ay depende sa mga katangian ng ang pinagmulan nito.

Dalawang uri ng pagkakaugnay-ugnay

Isaalang-alang natin ang isang simpleng halimbawa. Isipin ng dalawang float, umaangat at bumabagsak sa ibabaw ng tubig. Ipagpalagay na ang wave pinagmulan ay ang tanging stick na kung saan harmonically sa ilalim ng tubig at inalis mula sa tubig paglabag kalmado ibabaw ng ibabaw ng tubig. Kaya doon ay isang perpektong ugnayan sa pagitan ng mga paggalaw ng mga dalawang kamay. Hindi nila maaaring kumilos pataas at pababa tiyak sa phase, kapag ang isang napupunta up, ang iba pang down, ngunit ang phase pagkakaiba sa pagitan ng mga posisyon ng dalawang kamay ay pare-pareho sa oras. Harmonically oscillating point source gumagawa ganap na magkaugnay na wave.

Kapag naglalarawan ng pagkakaugnay-ugnay ng liwanag waves, makilala ang dalawang uri - spatial at pilipisan.

Pagkakaugnay-ugnay ay tumutukoy sa kakayahan ng liwanag upang makabuo ng isang pagkagambala pattern. Kung dalawa light waves ay dinadala sama-sama, at hindi sila lumikha ng mga lugar ng nadagdagan at nabawasan ang liwanag, sila ay tinatawag na halu-halo. Kung sila ay makabuo ng "ideal" panghihimasok pattern (sa kamalayan ng kumpletong mapanirang pagkagambala lugar), ang mga ito ay lubos na nagkakaisa. Kung dalawa waves lumikha ng "mas mababa sa perpektong" na larawan, ito ay isinasaalang-alang na sila ay bahagyang magkaugnay.

Michelson interferometer

Pagkakaugnay-ugnay - isang hindi pangkaraniwang bagay na ay pinakamahusay na ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang eksperimento.

Sa Michelson interferometer ang ilaw mula sa source S (na maaaring maging alinman sa: ang araw, bituin, o laser) ay nakadirekta papunta sa isang semitransparent mirror M _0, na kumakatawan sa 50% ng ang liwanag patungo sa mirror M ₁ at nagpapadala ng 50% patungo sa mirror M _2. Ang sinag ay masasalamin mula sa bawat isa sa mga mirrors bumalik sa M _0, at pantay na mga bahagi ng liwanag na makikita mula sa M ₁ at M _{2 ay} pinagsama at projected papunta sa isang screen B. Ang aparato ay maaaring naka-configure sa pamamagitan ng pagbabago ang distansya mula sa mirror M ₁ sa beam splitter.

Michelson interferometer mahalagang mixes ang beam sa oras-maantala bersyon ng kanyang sarili. Banayad na magbabalik sa ang daan sa salamin M ₁ ay may upang pumunta ang distansya sa 2d higit sa isang poste na gumagalaw sa salamin M _2.

Ang haba at pagkakaugnay-ugnay ng oras

Ano ang na-obserbahan sa screen? Kapag d = 0 ay maaaring makita ang isang bilang ng napakalinaw pagkagambala fringes. Kapag d ay nadagdagan, ang banda ay nagiging mas malinaw: ang madilim na lugar maging mas maliwanag, at liwanag - dimmer. Sa wakas, para sa mga napakalaking d, paglampas sa isang tiyak na kritikal na halaga ng D, ang ilaw at madilim na singsing ganap nang mawawala, nag-iiwan lamang ng isang lumabo.

Malinaw, ang ilaw field ay hindi maaaring makagambala sa oras-maantala bersyon ng kanyang sarili kapag ang oras pagkaantala ay malaki sapat. Distance 2D - ito ay ang pagkakaugnay-ugnay haba: panghihimasok epekto ay kapansin-pansin lamang kapag ang mga pagkakaiba sa paraan mas mababa kaysa sa distansya na ito. Ang halagang ito ay maaaring ma-convert sa panahon t _c kanyang division sa pamamagitan ng bilis ng liwanag c: t _c = 2D / c.

Michelson eksperimento sumusukat ng temporal pagkakaugnay-ugnay ng liwanag wave: ang kakayahan nitong makagambala sa isang maantala bersyon ng mismo. Ang isang mahusay na nagpapatatag laser t _c = 10 ^-4 s, l _c = 30 km; filter na liwanag mula sa init t _c = 10 ^-8, l _c = 3 m.

Pagkakaugnay-ugnay at oras

Temporal na pagkakaugnay-ugnay - isang sukatan ng ugnayan sa pagitan ng mga phase ng ilaw alon sa iba't-ibang mga puntos na kasama ang pagpapalaganap direksyon.

Ipagpalagay na pinagmulan emits isang wavelength ng λ at λ ± Δλ, na sa ilang mga punto sa espasyo ay makagambala sa layo l _c = λ ² / (2πΔλ). Saan l _c - pagkakaugnay-ugnay haba.

Ang yugto ng isang wave propagating sa x direksyon ay tinukoy bilang f = kx - ωt. Kung isaalang-alang namin Figure waves sa espasyo at oras nt sa layo l _c, ang phase pagkakaiba sa pagitan ng dalawang alon vectors k ₁ at k _2, na kung saan ay sa phase sa x = 0 ay katumbas ng Δφ = l _c (k ₁ - k _2). Kapag Δφ = 1, o Δφ ~ 60 °, ang ilaw ay hindi na magkaugnay. Panghihimasok at pagdidiprakt magkaroon ng isang makabuluhang epekto sa contrast.

Sa gayon:

• 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).

wave ay ipinapasa sa pamamagitan ng mga puwang sa isang tulin c.

Ang pagkakaugnay-ugnay ng oras t _c = l _c / s. Dahil λf = c, pagkatapos Δf / f = Δω / ω = Δλ / λ. Maaari naming magsulat

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

Kung ang isang kilalang wavelength o frequency ng pagpapalaganap ng liwanag pinagmulan, ito ay posible upang makalkula l _c at t _c. Imposibleng upang obserbahan ang panghihimasok pattern na nakuha sa pamamagitan ng paghati sa amplitude, tulad ng manipis na film pagkagambala, kung ang optical landas pagkakaiba ay makabuluhang mas malaki kaysa sa l _c.

Temporal na pagkakaugnay-ugnay pinagmulan sabi ni Black.

Pagkakaugnay-ugnay at espasyo

Spatial pagkakaugnay-ugnay - isang sukatan ng ugnayan sa pagitan ng mga phase ng ilaw alon sa iba't ibang mga punto nakahalang sa direksyon ng pagpapalaganap.

Kapag ang distansya L mula sa isang kulay thermal (linear) source na ang linear na sukat ng mga pagkakasunud-sunod ng δ, ang dalawang mga puwang matatagpuan sa layo na mas malaki kaysa d _c = 0,16λL / δ, hindi na makagawa ng nakikilalang pagkagambala pattern. πd _c ^2/4 ay ang lugar ng pagkakaugnay-ugnay source.

Kung sa oras t makita ang mga pinagmulan ng lapad δ, disposed na patayo distansya L mula sa screen, ang screen ay maaaring makita ang dalawang mga punto (P1 at P2), na pinaghihiwalay ng isang distansya d. Ang electric field sa P1 at P2 ay kumakatawan sa superposisyon ng electric field ng waves emitted sa pamamagitan ng lahat ng mga punto ng pinagmulan, ang radiation na kung saan ay hindi konektado sa bawat isa. Upang electromagnetic waves exiting P1 at P2, paglikha ng nakikilalang pagkagambala pattern sa superposisyon P1 at P2 ay dapat na nasa phase.

pagkakaugnay-ugnay na kalagayan

Banayad na mga wave radiated sa pamamagitan ng dalawang mga gilid ng source, sa ilang mga punto ng oras t magkaroon ng isang tiyak na phase pagkakaiba nang direkta sa sentro sa pagitan ng dalawang puntos. Ang sinag na nagmumula sa kaliwang sulok ng δ sa isang punto P2 upang pumasa sa d (sinθ) / 2 mas malayo kaysa sa beam papunta sa sentro. Ang tilapon ng beam na nanggagaling mula sa kanang dulo ng δ upang ituro P2, pumasa sa landas d (sinθ) / 2 mas kaunti. Ang pagkakaiba sa layo manlalakbay para sa dalawang beams ay d · sinθ at kinakatawan ang phase pagkakaiba Δf '= 2πd · sinθ / λ. Para sa mga distansya mula P1 hanggang P2 sa kahabaan ng wave front, makuha namin Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ. Ang waves emitted sa pamamagitan ng dalawang mga gilid ng source, ay sa phase na may P1 sa oras t at ikaw ay sa labas ng phase sa rehiyon 4πdsinθ / λ sa P2. Dahil sinθ ~ δ / (2L), pagkatapos ay Δφ = 2πdδ / (Lλ). Kapag Δφ = Δφ ~ 1 o 60 °, ang ilaw ay hindi na itinuturing na magkaugnay.

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

Ang spatial pagkakaugnay-ugnay ng sinabi wavefront phase homogeneity.

Incandescent lamp ay isang halimbawa ng incoherent light source.

Maliwanag na ilaw ay maaaring makuha mula sa isang pinagmulan ng nakalilitong radiation, kung itapon namin ang karamihan sa mga radiation. Ang unang spatial pag-filter ay ginanap upang madagdagan ang spatial pagkakaugnay-ugnay, at pagkatapos ay parang multo na pag-filter para sa mas malaking temporal pagkakaugnay-ugnay.

Fourier series

Sinusoidal eroplanong alon ganap na magkaugnay sa espasyo at oras, at ang haba ng oras at ang pagkakaugnay-ugnay na lugar walang katapusang. Ang lahat ng tunay na mga alon ay wave pulses pangmatagalang para sa isang may hangganan agwat ng oras, at pagkakaroon end patayo sa kanilang direksyon ng pagpapalaganap. Mathematically, ang mga ito ay inilarawan sa pamamagitan ng isang pana-panahong mga function. Upang mahanap ang mga frequency naroroon sa wave pulses at para sa pagtukoy ng isang pagkakaugnay-ugnay haba Δω kailangan upang pag-aralan di-pana-panahon na function.

Ayon sa Fourier analysis, isang arbitrary na pana-panahong mga wave ay maaaring itinuturing na isang superposisyon ng sine waves. Fourier synthesis ay nangangahulugan na ang superposisyon ng isang mayorya ng sinusoidal wave ay nagbibigay-daan upang makakuha ng isang arbitrary na panaka-nakang waveform.

istatistika Communication

Pagkakaugnay-ugnay ng teorya ay maaaring itinuturing bilang ang koneksyon ng pisika at iba pang mga agham, dahil ito ay ang resulta ng isang pagsama-sama ng electromagnetic theory at mga istatistika, pati na rin ang statistical mechanics ay ang unyon ng mga istatistika mechanics. Ang teorya ay ginagamit upang tumyak ng dami ang mga katangian at mga epekto ng random na pagbabago sa pag-uugali ng liwanag field.

Karaniwan ito ay imposible upang masukat pagbabago-bago sa parang alon direkta. Indibidwal na "tagumpay at kabiguan" nakikitang liwanag ay hindi maaaring napansin nang direkta, o kahit na may sopistikadong mga instrumento: frequency nito ay tungkol sa 10 ¹⁵ oscillations sa bawat segundo. Maaari ka lamang masukat ang average.

Application ng pagkakaugnay-ugnay

Koneksyon ng pisika at iba pang mga agham bilang isang halimbawa ng pagkakaugnay-ugnay ay maaaring traced sa isang bilang ng mga application. Bahagyang magkaugnay na patlang ay mas mababa apektado ng atmospera ligalig, na gumagawa ng mga ito kapaki-pakinabang para laser komunikasyon. Sila ay ginagamit din sa pag-aaral ng laser-sapilitan fusion reaksyon: isang pagbabawas ng pagkagambala effect na humahantong sa "makinis" ang pagkilos ng beam sa thermonuclear target. Pagkakaugnay-ugnay ay ginagamit sa partikular na upang matukoy ang laki at paglalaan ng star binary system.

Pagkakaugnay-ugnay ng liwanag waves ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-aaral ng quantum at klasikal na mga patlang. Noong 2005, Roy J. Glauber naging isa sa mga nagwagi ng Nobel Prize sa Physics para sa kanyang kontribusyon sa quantum theory ng optical pagkakaugnay-ugnay.