Koherencja fal

Koherencja fal (z łac. cohaerentia: spójność, spoistość, łączność), spójność fal – właściwość kilku fal wiązana pierwotnie ze zjawiskiem interferencji fal. Uznawano, że fale są spójne, jeśli w wyniku superpozycji fal składowych powstawał stały w czasie obraz interferencyjny. Gdy opracowano metody generowania i detekcji fal o bardzo krótkim czasie trwania, problem spójności zaczęto rozpatrywać jako problem statystyczny.

W ujęciu tradycyjnym spójność to miara stałości różnicy faz dwóch fal (zgodność fazowa). Gdy rozpatrywana jest dla dwóch punktów przestrzeni, jest to koherencja przestrzenna, którą można przedstawić w postaci funkcji:

${\displaystyle f(r,r+dr).}$

Gdy dotyczy określonego punktu, a analizowana jest zmienność w czasie, wówczas mówi się o koherencji czasowej, którą można przedstawić w postaci funkcji:

${\displaystyle f(t,t+\tau ).}$

Spójność czasowa

Spójność czasowa określa zdolność do interferencji dwóch promieni światła wychodzących z tego samego punktu źródła światła, w różnych momentach. Promienie te nie muszą być zgodne w fazie, ale ich faza musi się zmieniać w przewidywalny (niechaotyczny) sposób. Jeżeli źródło emituje z jednego punktu falę spójną (o regularnie zmieniającej się fazie) przez czas ${\displaystyle \Delta t,}$ to czas ten nazywa się czasem spójności. Wynosi on zazwyczaj ok. 10⁻⁹ s. Spójność czasowa umożliwia np. interferencję w cienkich warstwach.

Spójność przestrzenna

Spójność przestrzenna jest wielkością charakteryzującą zgodność między fazami fal emitowanych z różnych punktów rozciągłego źródła światła, w danym momencie czasu. W przypadku większości źródeł światła obszar spójności przestrzennej nie przekracza rozmiarów pojedynczego atomu.

Zgodność fazowa jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym do interferencji.

Zgodność tę łatwo jest uzyskać dla fal o stosunkowo dużych długościach (fale dźwiękowe, radiowe, mikrofale). Przy małych długościach fali, gdy zaczyna ujawniać się jej kwantowa natura (dotyczy to głównie fal elektromagnetycznych), fala jest zazwyczaj strumieniem niespójnych kwantów.

Zobacz też

• światło spójne

Bibliografia

• Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich. Fizyka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1991, wyd. 3, ISBN 83-204-1192-0.
• I.W. Sawieliew: Wykłady z fizyki 2. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994. ISBN 83-01-11605-6.