Пространственная и временная когерентность.

Когерентность – это согласованное протекание волновых или колебательных процессов.

Временная когерентность – это степень согласованности колебаний в некоторой точке пространства с течением времени. Эта согласованность нарушается с течением времени для излучения обычных источников из-за того, что, световая волна представляет собой суперпозицию огромного числа цугов. Пока излучают одни и те же атомы, фаза суммарной волны остается постоянной. Однако с течением времени одни атомы прекращают излучение и соответствующие им цуги исчезают. Другие атомы, наоборот, начинают излучать, и возникают новые цуги, фазы которых никак не связаны с фазами предшествующих. В момент исчезновения цуга или возникновения нового фаза суммарной волны испытывает малые скачкообразные изменения, которые носят случайный (непредсказуемый) характер. Число таких случайных скачков фазы за некоторый промежуток времени пропорционально его длительности.

· Временем когерентности t_k. будем называть время, в течение которого изменение фазы волны в рассматриваемой точке пространства, вследствие последовательности случайных малых ее изменений, может достигать значения π.  =

· Расстояние, на которое перемещается волна за время когерентности, называется длиной когерентности цуга l_k. для вакуума =

Под пространственной когерентностью понимают согласованность колебаний, которые совершаются в один и тот же момент времени, в различных точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения света.

Для реальных источников, имеющих конечную протяженность, эта согласованность нарушается вследствие следующих причин:

1.колебания, созданные разными точками в некоторой точке пространства складываются не в одной фазе из-за разности расстояний от них до данной точки. 

2.две точки протяженного источника излучают тем менее согласованно (т.е. случайное изменение фазы между ними оказывается большим), чем больше расстояние между ними.

Тем не менее, для плоскости, перпендикулярной направлению распространения света, можно указать размер области, называемый длиной или радиусом пространственной когерентности, колебания в пределах которой можно считать когерентными. Если в пределах этой области поместить две щели, они будут излучать когерентные волны и будет наблюдаться интерференционная картина.

Длина (радиус) пространственной когерентности - расстояние вдоль волновой поверхности (в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны), на котором изменение фазы вследствие случайных малых ее изменений, достигает значения π. l _п»l¤a, где a- угловой размер источника.

Отсюда видно, что чем меньше угловой размер источника, тем больше длина пространственной когерентности, и для точечного источника света она равна бесконечности. Т.е. точечный источник является полностью пространственно когерентным.