Когерентність (від латинського cohaerens - знаходиться в зв'язку)
узгоджене перебіг у часі декількох коливальних або хвильових процесів, що виявляється при їх складанні. Коливання називаються когерентними, якщо різниця їх фаз залишається постійною в часі і при складанні коливань визначає амплітуду сумарного коливання. Два гармонійних (синусоїдальних) коливання однієї частоти завжди когерентні. Гармонійне коливання описується виразом:
де х - величина, що коливається (наприклад, зміщення маятника від положення рівноваги, напруженість електричного і магнітного полів і т.д.). Частота гармонійного коливання, його амплітуда А і фаза φ постійні в часі. При складанні двох гармонійних коливань з однаковою частотою v. але різними амплітудами A1 і А2 і фазами φ1 і φ2. утворюється гармонійнеколивання тієї ж частоти. Амплітуда результуючого коливання:
може змінюватися в межах від A1 + А2 до А1 - А2 в залежності від різниці фаз φ1 - φ2 (). Інтенсивність результуючого коливання, пропорційна Ар 2 також залежить від різниці фаз.
Насправді ідеально гармонійні коливання неможливі, так як в реальних коливальних процесах амплітуда, частота і фаза коливань безперервно хаотично змінюються в часі. Результуюча амплітуда Ар істотно залежить від того, як швидко змінюється різниця фаз. Якщо ці зміни настільки швидкі, що не можуть бути помічені приладом, то виміряти можна лише середню амплітуду результуючого коливання і, таким чином, не залежить від їх фаз. Вихідні коливання є некогерентного. Хаотичні швидкі зміни амплітуди також порушують К.
Якщо ж фази коливань φ1 і φ2 змінюються, але їх різниця φ1 - φ2 залишається постійною, то інтенсивність сумарного коливання, як у випадку ідеально гармонійних коливань, визначається різницею фаз коливань, тобто має місце К. Якщо різниця фаз двох коливань змінюється дуже повільно , то говорять, що коливання залишаються когерентними протягом деякого часу, поки їх різниця фаз не встигла змінитися на величину, порівнянну з π.
Можна порівняти фази одного і того ж коливання в різні моменти часу t1 і t2, розділені інтервалом τ. Якщо негармонійність коливання проявляється в безладному, випадковій зміні в часі його фази, то при досить великому τ зміна фази коливання може перевищити π. Це означає, що через певний час τ гармонійнеколивання «забуває» свою первинну фазу і стає некогерентним «саме собі». Час τ називається часом К. негармоніческого коливання, або тривалістю гармонійного цуга. Після закінчення одного гармонійного цуга він як би замінюється іншим з тією ж частотою, але ін. Фазою.
При поширенні плоскої монохроматичної електромагнітної хвилі в однорідному середовищі напруженість електричного поля Е вздовж напрямку поширення цієї хвилі ох в момент часу t дорівнює:
де λ = ст - довжина хвилі, з - швидкість її поширення, Т - період коливань. Фаза коливань в якій-небудь певній точці простору зберігається лише протягом часу К. т. За цей час хвиля пошириться на відстань сτ і коливання Е в точках, віддалених одна від одної на відстань сτ. вздовж напрямку поширення хвилі, виявляються некогерентними. Відстань, рівну сτ вздовж напрямку поширення плоскої хвилі на якому випадкові зміни фази коливань досягають величини, порівнянної з π, називають довжиною К. або довжиною цуга.
Відомий сонячне світло, що займає на шкалі частот електромагнітних хвиль діапазон від 4.10 14 до 8.10 14 гц, можна розглядати як гармонійну хвилю з мінливими амплітудою, частотою і фазою. При цьому довжина цуга Когерентність 10 -4 см. Світло, що випромінюється розрідженим газом у вигляді вузьких спектральних ліній ближчий до монохроматичного. Фаза такого світла практично не змінюється на відстані 10 см. Довжина цуга лазерного випромінювання може перевищувати кілометри. В діапазоні радіохвиль існують більш монохроматичні джерела коливань (див. Кварцовий генератор, Квантові стандарти частоти), а довжина хвиль λ у багато разів більше, ніж для видимого світла. Довжина цуга радіохвиль може значно перевищувати розміри Сонячної системи.
Все сказане справедливо для плоскої хвилі. Однак ідеально плоска хвиля так само нездійсненна, як і ідеально гармонійнеколивання (див. Хвилі). У реальних хвильових процесах амплітуди і фаза коливань змінюються не тільки вздовж напрямку поширення хвилі, але і в площині, перпендикулярній цьому напряму. Випадкові зміни різниці фаз в двох точках, розташованих в цій площині, збільшуються зі збільшенням відстані між ними. К. коливань в цих точках слабшає і на деякій відстані l. коли випадкові зміни різниці фаз стають порівнянними з π, зникають. Для опису когерентних властивостей хвилі, в площині, перпендикулярній напряму її поширення, застосовують термін просторова К. на відміну від тимчасової К. пов'язаної зі ступенем монохроматичности хвилі. Весь простір, займане хвилею, можна розбити на області, в кожній з яких хвиля зберігає К. Обсяг такої області (обсяг К.) приблизно дорівнює добутку довжини цуга з τ на площу кола діаметром / (розмір просторової К.).
Порушення просторової К. пов'язано з особливостями процесів випромінювання і формування хвиль. Наприклад, просторова К. світлової хвилі, випромінюваної протяжним нагрітим тілом, зникає на відстані від його поверхні всього в декілька довжин хвиль, тому що різні частини нагрітого тіла випромінюють незалежно один від одного (див. Спонтанне випромінювання). В результаті замість однієї плоскої хвилі джерело випромінює сукупність плоских хвиль, що поширюються по всіх можливих напрямах. У міру віддалення від теплового джерела (кінцевих розмірів), хвиля все більше і більше наближається до плоскої. Розмір просторової К. l зростає пропорційно λ 2. Тому за допомогою нагрітого тіла не можна отримати інтенсивне випромінювання, що володіє великою просторовою К.
Світлова хвиля, що випромінюється Лазер му, формується в результаті погодженого вимушеного випромінювання світла у всьому об'ємі активної речовини. Тому просторова До світла у вихідного отвору лазера зберігається у всьому поперечному перерізі променя. Лазерне випромінювання має величезну просторової К. т. Е. Високою спрямованістю в порівнянні з випромінюванням нагрітого тіла. За допомогою лазера вдається отримати світло, об'єм До якого в 10 17 разів перевищує об'єм До світлової хвилі тієї ж інтенсивності, отриманої від найбільш монохроматичних нелазерних джерел світла.
В оптиці найбільш поширеним способом отримання двох когерентних хвиль є розщеплення хвилі, випромінюваної одним немонохроматичним джерелом, на дві хвилі, що поширюються по різних шляхах, але, врешті-решт, що зустрічаються в одній точці, де і відбувається їх складання (рис. 2). Якщо запізнення однієї хвилі по відношенню до іншої, пов'язане з різницею пройдених ними шляхів, менше тривалості цуга, то коливання в точці складання будуть когерентними і спостерігатиметься інтерференція світла. Коли різниця шляхів двох хвиль наближається до довжини цуга, К. променів слабшає. Коливання освітленості екрану зменшуються, освітленість I прагне до постійної величини, яка дорівнює сумі інтенсивностей двох хвиль, що падають на екран. У разі неточкового (протяжного) теплового джерела два променя, що прийшли в точки А і В. можуть виявитися некогерентними через просторової некогерентности випромінюваної хвилі. В цьому випадку інтерференція не спостерігається, так як інтерференційні смуги від різних точок джерела зміщені відносно один одного на відстань, більшу ширини смуги.
Поняття До виникло спочатку в класичній теорії коливань і хвиль, застосовується також по відношенню до об'єктів і процесів, описуваних квантовою механікою (Див. Квантова механіка) (атомні частки, тверді тіла і т.д.).
Мал. 1. Додавання 2 гармонійних коливань (пунктир) з амплітудами A1 і А2 при різних різницях фаз. Результуюче коливання - суцільна лінія.
Мал. 2. Простий пристрій, що дозволяє отримати дві когерентні хвилі (інтерферометр). Заслінка перешкоджає прямому проходженню світла від джерела до екрану.
Дивитися що таке "Когерентність" в інших словниках:
Когерентність - (від лат. Cohaerens знаходиться в зв'язку), узгоджене перебіг у часі і в ін ве дек. колебат. або хвиль. процесів, що виявляється при їх складанні. Коливання зв. когерентними, якщо різниця їх фаз залишається постійною (або закономірно ... ... Фізична енциклопедія
Когерентність - когерентність. Додавання двох гармонійних коливань (пунктир) з амплітудами А1 і А2 при різних різницях фаз. Результуюче коливання суцільна лінія. Когерентність (від латинського cohaerens, родовий відмінок cohaerentis перебуває під ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник
Когерентність - когерентність ♦ Cohérence Можливості підключення (co haerens), але не стільки фізична, скільки логічна. Когерентним називають те, що несуперечливо. Неважко помітити, що когерентність не може служити доказом, вірніше, служить ... ... Філософський словник Спонвіль
Когерентність - (від лат. Cohaerens знаходиться в зв'язку) узгоджене перебіг у часі декількох коливальних або хвильових процесів. Якщо різниця фаз 2 коливань залишається постійною в часі або змінюється по строго певним законом, то Коливання ... ... Великий Енциклопедичний словник
Когерентність - когерентність, у фізиці властивість ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ, яке полягає в тому, що між двома або більше множинами хвиль є постійне співвідношення фаз. Якщо піки і спади однієї хвилі завжди знаходяться на одному і тому ж відстані від ... Науково-технічний енциклопедичний словник
когерентність - і, ж. cohérence f. зв'язок, з'єднання, співвідношення. Фіз. Постійне в часі співвідношення між фазами світлових хвиль, що дає можливість отримувати інтерференційні явища. Когерентні промені отримують від одного і того ж джерела. Промені, взяті від ... ... Історичний словник галліцізмов російської мови
Когерентність - узгоджене перебіг у часі декількох коливальних або хвильових процесів, що виявляється при їх складанні. Найпростіший випадок К. два гармонійних коливання з однаковими частотами і постійною різницею фаз. К. коливань є ... ... Велика політехнічна енциклопедія
Когерентність - У цій статті не вистачає посилань на джерела інформації. Інформація повинна бути проверяема, інакше вона може бути поставлена під сумнів і вилучена. Ви можете ... Вікіпедія
- Дозвіл лексичної багатозначності. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Дозвіл лексичної багатозначності (word sense ... Детальніше Купити за 1 147 руб
- Когерентність. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Когер? Нтность (від лат. Cohaerens - «що знаходиться в ... Детальніше Купити за 998 руб
- Когерентність кеш. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Когерентність кеш (англ. Cache coherence) - властивість ... Детальніше Купити за 998 руб