การเชื่อมโยงกัน - แล้ว ... คลื่นแสงที่เชื่อมโยงกัน การเชื่อมโยงกันชั่วขณะ

พิจารณาขยายพันธุ์คลื่นในพื้นที่ การเชื่อมโยงกัน - ตัวชี้วัดของความสัมพันธ์ระหว่างขั้นตอนของการวัดที่จุดที่แตกต่างกัน คลื่นการเชื่อมโยงกันขึ้นอยู่กับลักษณะของแหล่งที่มาของมัน

ทั้งสองประเภทของการเชื่อมโยงกัน

ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ ลองนึกภาพสองลอยที่เพิ่มขึ้นและตกบนพื้นผิวของน้ำ สมมติว่าแหล่งที่มาของคลื่นเป็นแท่งเดียวที่แช่ harmonically และลบออกจากน้ำผิวน้ำสงบของพื้นผิวของน้ำ ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์ที่สมบูรณ์แบบระหว่างการเคลื่อนไหวของทั้งสองลอย พวกเขาไม่สามารถเลื่อนขึ้นและลงได้อย่างแม่นยำในขั้นตอนเมื่อไปถึงที่อื่น ๆ ลง แต่ความแตกต่างของเฟสระหว่างตำแหน่งของทั้งสองลอยเป็นค่าคงที่ในเวลาที่ harmonically แหล่งกำเนิดสั่นผลิตอย่าง คลื่นที่สอดคล้องกัน

เมื่ออธิบายการเชื่อมโยงกันของคลื่นแสงที่แตกต่างทั้งสองประเภทของ - พื้นที่และเวลา

การเชื่อมโยงกันหมายถึงความสามารถของแสงในการผลิต รูปแบบการรบกวน หากทั้งสองคลื่นแสงจะถูกนำมารวมกันและพวกเขาไม่ได้สร้างพื้นที่ของการเพิ่มขึ้นและลดลงสว่างพวกเขาเรียกว่าไม่ต่อเนื่องกัน หากพวกเขาผลิต "อุดมคติ" รูปแบบการรบกวน (ในความรู้สึกของพื้นที่ทำลายอุปสรรคที่สมบูรณ์) พวกเขามีความเชื่อมโยงกันอย่างเต็มที่ หากทั้งสองคลื่นสร้าง "น้อยกว่าที่สมบูรณ์แบบ" ภาพก็ถือว่าเป็นว่าพวกเขาจะเชื่อมโยงกันบางส่วน

ไมเคิลสัน

การเชื่อมโยงกัน - ปรากฏการณ์ที่จะมีการอธิบายที่ดีที่สุดโดยการทดสอบ A

ใน Michelson Interferometer แสงจากแหล่ง S (ซึ่งอาจเกิดจาก: ดวงอาทิตย์ดาวหรือเลเซอร์) เป็นผู้กำกับลงบนกระจก M กึ่งโปร่งใส _{0 ซึ่งหมายถึง} 50% ของแสงต่อกระจก M ₁ และส่ง 50% ต่อกระจก M ₂ ลำแสงสะท้อนให้เห็นจากแต่ละกระจกกลับไป M _{0 และบางส่วนที่เท่ากันของแสงที่สะท้อนจาก 1} M และ M _{2 จะรวมกันและฉายบนบีหน้าจอของอุปกรณ์ที่สามารถกำหนดค่าได้โดยการเปลี่ยนระยะทางจากกระจก} M ₁ ถึงแยกคาน

ไมเคิลสันเป็นหลักผสมคานกับรุ่นเวลาล่าช้าของตัวเอง แสงที่ผ่านไปในทางที่จะกระจก M ₁ ได้ไประยะทางบน 2 มิติมากกว่าลำแสงที่ย้ายกระจก M ₂

เวลาที่ยาวและการเชื่อมโยงกัน

อะไรคือสิ่งที่สังเกตเห็นบนหน้าจอ? เมื่อ d = 0 สามารถมองเห็นจำนวนของขอบรบกวนชัดเจนมาก เมื่องจะเพิ่มขึ้นวงกลายเป็นเด่นชัดน้อยลง: บริเวณที่มืดกลายเป็นความสว่างและแสง - หรี่ สุดท้ายสำหรับ d ขนาดใหญ่มากเกินกว่าค่าที่สำคัญบางอย่างของ D, แสงและแหวนมืดหายไปอย่างสมบูรณ์เหลือเพียงภาพเบลอ

เห็นได้ชัดว่าไฟสนามไม่สามารถยุ่งเกี่ยวกับรุ่นเวลาล่าช้าของตัวเองเมื่อหน่วงเวลามีขนาดใหญ่พอ ระยะทาง 2D - มันคือความยาวเชื่อมโยงกัน: ผลกระทบการแทรกแซงที่เห็นได้ชัดเจนก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างในทางที่น้อยกว่าระยะนี้ _{ค่านี้สามารถแปลงระหว่างทีคส่วนของตนโดย} ความเร็วของแสง C: T _c = 2D / C

ไมเคิลการทดสอบการเชื่อมโยงมาตรการชั่วคราวของคลื่นแสง: ความสามารถในการเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับรุ่นล่าช้าของตัวเอง ทั้งการทรงตัวเลเซอร์เสื้อ _c = 10 ^-4 s, L _c = 30 กิโลเมตร; กรองแสงจากความร้อนเสื้อ _c = 10 ^-8, L _c = 3 เมตร

การเชื่อมโยงกันและเวลา

การเชื่อมโยงกันชั่วขณะ - ตัวชี้วัดของความสัมพันธ์ระหว่างขั้นตอนของคลื่นแสงที่จุดต่าง ๆ ตามทิศทางการขยายพันธุ์

สมมติว่าแหล่งที่มาส่งเสียงความยาวคลื่นλและλ±Δλซึ่งที่จุดในพื้นที่บางส่วนจะรบกวนในระยะลิตร _c = λ ² / (2πΔλ) โดยที่ L _ค - ระยะเวลาในการเชื่อมโยงกัน

ขั้นตอนการขยายพันธุ์ของคลื่นในทิศทาง x ถูกกำหนดให้เป็น KX f = - ωt ถ้าเราพิจารณาคลื่นเต็มตัวในพื้นที่ที่เวลา t _{ในระยะลิตรคที่แตกต่างเฟสระหว่างสองเวกเตอร์คลื่น} k _{ที่ 1} และ k _{2 ซึ่งอยู่ในขั้นตอนที่} x = 0 เท่ากับΔφ = _{ลิตรค} (k ₁ - k ₂₎ เมื่อΔφ = 1 หรือΔφ ~ 60 องศาแสงจะไม่เชื่อมโยงกัน การแทรกสอดและเลี้ยวเบนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในทางตรงกันข้าม

ดังนั้น:

• 1 = _{ลิตรค} (k ₁ - _{2 k) = L C (2π / λ} - 2π / (λΔλ +));
• _{L C (+ λΔλ - λ} ) / (λ (λΔλ +)) ~ L คΔλ / λ ² = 1 / 2π;
• L _c = λ ² / (2πΔλ)

คลื่นลูกที่ผ่านพื้นที่ที่มีความเร็วค

เวลาที่เชื่อมโยงกันที _c = _{คลิตร} / วินาที ตั้งแต่λf = C แล้วΔf / f = Δω / ω = Δλ / λ เราสามารถเขียน

• L _c = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = C / Δω;
• เสื้อ _c = 1 / Δω

ถ้ารู้จักกัน ความยาวคลื่น _{หรือความถี่ของการขยายพันธุ์ของแหล่งกำเนิดแสงก็เป็นไปได้ในการคำนวณลิตรคและเสื้อค} มันเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตเห็นรูปแบบการรบกวนที่ได้รับโดยการหารกว้างเช่นการรบกวนฟิล์มบาง ๆ _{ถ้าความแตกต่างของเส้นทางแสงอย่างมีนัยสำคัญมากกว่าลิตรค}

แหล่งที่มาของการเชื่อมโยงกันชั่วขณะพูดว่าสีดำ

การเชื่อมโยงกันและพื้นที่

การเชื่อมโยงเชิงพื้นที่ - ตัวชี้วัดของความสัมพันธ์ระหว่างขั้นตอนของคลื่นแสงในจุดที่แตกต่างกันตามขวางกับทิศทางของการขยายพันธุ์

เมื่อ L ห่างจากความร้อนแหล่งที่มาเดียว (เชิงเส้น) ที่มีขนาดของคำสั่งของδเชิงเส้นทั้งสองช่องอยู่ที่ระยะทางมากกว่า d _c = 0,16λL / δไม่ก่อให้เกิดการรบกวนรูปแบบที่เป็นที่รู้จัก _πdค ^2/4 เป็นพื้นที่ของแหล่งที่มาของการเชื่อมโยงกันได้

หาก ณ เวลา t ดูแหล่งที่มาของδความกว้างตั้งฉากทิ้งระยะห่าง L จากหน้าจอหน้าจอสามารถดูสองจุด (P1 และ P2) แยกจากกันโดยระยะทาง d สนามไฟฟ้าใน P1 และ P2 หมายถึงการทับซ้อนของสนามไฟฟ้าของคลื่นที่ปล่อยออกมาจากทุกจุดของแหล่งที่มาการฉายรังสีที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับแต่ละอื่น ๆ เพื่อ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ออก P1 และ P2, การสร้างรูปแบบการรบกวนที่รู้จักใน P1 P2 ซ้อนและควรจะอยู่ในขั้นตอน

สภาพการเชื่อมโยงกัน

คลื่นแสงแผ่โดยทั้งสองขอบของแหล่งที่มาในบางจุดของเวลา t มีความแตกต่างขั้นตอนบางอย่างในใจกลางระหว่างจุดสองจุด คานมาจากขอบด้านซ้ายของδกับ P2 จุดที่จะผ่านใน d (sinθ) / 2 ไกลกว่าคานที่จะมุ่งหน้าไปยังศูนย์ วิถีของแสงที่มาจากขอบด้านขวาของδจะชี้ P2 ผ่านบนเส้นทาง d (sinθ) / 2 น้อย ความแตกต่างในระยะทางที่เดินทางสำหรับสองคานเป็น d ·sinθและแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของเฟสΔf '= 2πd·sinθ / λ สำหรับระยะทางจาก P1 P2 ไปพร้อมหน้าคลื่นที่เราได้รับΔφ = 2Δφ '= 4πd·sinθ / λ คลื่นที่ปล่อยออกมาโดยทั้งสองขอบของแหล่งที่มาอยู่ในเฟสที่มี P1 ที่เวลา t และออกจากเฟสในภูมิภาค4πdsinθ / λใน P2 ตั้งแต่sinθ ~ δ / (2L) แล้วΔφ = 2πdδ / (Lλ) เมื่อΔφ = Δφ ~ 1 หรือ 60 °แสงถือว่าไม่สอดคล้องกัน

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

ความต่อเนื่องเชิงพื้นที่กล่าวว่าเป็นเนื้อเดียวกันเฟสหน้าคลื่น

หลอดไฟเป็นตัวอย่างของแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ต่อเนื่องกัน

แสงเชื่อมโยงกันสามารถหาได้จากแหล่งที่มาของรังสีต่อเนื่องกันถ้าเราทิ้งมากที่สุดของรังสี กรองอวกาศครั้งแรกที่จะดำเนินการเพื่อเพิ่มการเชื่อมโยงเชิงพื้นที่และการกรองแล้วสเปกตรัมสำหรับการเชื่อมโยงกันชั่วคราวขนาดใหญ่

ชุดฟูริเยร์

คลื่นไซน์เครื่องบินสมบูรณ์เชื่อมโยงกันในพื้นที่และเวลาและความยาวของเวลาและพื้นที่เชื่อมโยงกันไม่มีที่สิ้นสุด ทุกคลื่นจริงพัคลื่นยาวนานสำหรับช่วงเวลาที่ จำกัด และมีปลายตั้งฉากกับทิศทางของการขยายพันธุ์ของพวกเขา ศาสตร์ที่พวกเขาจะอธิบายโดยฟังก์ชั่นเป็นระยะ ๆ เพื่อหาความถี่ที่มีอยู่ในพัลส์คลื่นและการกำหนดระยะเวลาในการเชื่อมโยงกันΔωต้องวิเคราะห์ฟังก์ชั่นที่ไม่ได้เป็นระยะ ๆ

ตามการวิเคราะห์ฟูริเยร์คลื่นเป็นระยะ ๆ โดยพลการสามารถถือเป็นการทับซ้อนของคลื่นไซน์ การสังเคราะห์ฟูริเยร์หมายความว่าการทับซ้อนของส่วนใหญ่ของคลื่นไซน์ช่วยให้เพื่อให้ได้รูปแบบของคลื่นเป็นระยะ ๆ โดยพลการ

สถิติการสื่อสาร

ทฤษฎีการเชื่อมโยงกันถือได้ว่าเป็นการเชื่อมต่อของฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ เพราะมันเป็นผลมาจากการควบรวมกิจการของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและสถิติเช่นเดียวกับกลศาสตร์สถิติจะถูกสหภาพของกลศาสตร์สถิติ ทฤษฎีที่ใช้ในการวัดปริมาณลักษณะและผลกระทบจากความผันผวนของการสุ่มเกี่ยวกับพฤติกรรมของเขตแสง

ปกติแล้วมันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดความผันผวนของสนามคลื่นโดยตรง ส่วนบุคคล "อัพและดาวน์" แสงที่มองเห็นไม่สามารถตรวจพบได้โดยตรงหรือแม้กระทั่งกับเครื่องมือที่มีความซับซ้อน: ความถี่จะอยู่ที่ประมาณ ¹⁵ ตุลาคมแนบแน่นต่อวินาที คุณสามารถวัดค่าเฉลี่ย

การประยุกต์ใช้การเชื่อมโยงกัน

การเชื่อมต่อของฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ที่เป็นตัวอย่างของการเชื่อมโยงกันและสามารถตรวจสอบได้ในจำนวนของการใช้งาน บางส่วนสาขาที่เชื่อมโยงกันได้รับผลกระทบน้อยลงโดยความวุ่นวายในชั้นบรรยากาศซึ่งจะทำให้พวกเขามีประโยชน์สำหรับการสื่อสารด้วยแสงเลเซอร์ พวกเขายังใช้ในการศึกษาของเลเซอร์เหนี่ยวนำให้เกิดปฏิกิริยาฟิวชั่น: การลดลงของผลกระทบการรบกวนที่นำไปสู่ "เรียบ" การกระทำของคานบนเป้าหมายแสนสาหัส การเชื่อมโยงกันถูกนำมาใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำหนดขนาดและการจัดสรรระบบไบนารีดาว

การเชื่อมโยงกันของคลื่นแสงที่มีบทบาทสำคัญในการศึกษาของควอนตัมและคลาสสิกฟิลด์ ในปี 2005 รอย J กลาเบอร์กลายเป็นหนึ่งในผู้โชคดีได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับผลงานของเขากับทฤษฎีควอนตัมของการเชื่อมโยงออปติคอล