когерентність
Когерентність (від лат. Cohaerentio - зв'язок, зчеплення) - узгоджене перебіг у просторі і в часі декількох коливальних або хвильових процесів, при якому різниця їх фаз залишається постійною. Це означає, що хвилі (звук. Світло. Хвилі на поверхні води та ін.) Поширюються синхронно, відстаючи одна від одної на цілком певну величину. При додаванні когерентних коливань виникає інтерференція; амплітуду сумарних коливань визначає різницю фаз.
Гармонійні коливання описує вираз
де A0 - початкова амплітуда коливання, A (t) - амплітуда в момент часу t. w - частота коливання, j - його фаза.
Коливання когерентні, якщо їх фази j 1, j 2. змінюються безладно, але їх різниця Dj = j 1 - j 2. залишається постійною. Якщо ж різниця фаз змінюється, коливання залишаються когерентними, поки вона за величиною не стане порівнянна з p.
Поширюючись від джерела коливань, хвиля через якийсь час t може «забути» первинне значення своєї фази і стати некогерентного самій собі. Зміна фази зазвичай відбувається поступово, і час t 0, протягом якого величина Dj залишається менше p. називається временнóй когерентністю. Її величина безпосередньо пов'язана з надійністю джерела коливань: чим стабільніше він працює, тим більше временнáя когерентність коливання.
За час t 0 хвиля, рухаючись зі швидкістю с, проходить відстань l = t 0c. яке називається довжиною когерентності, або довжиною цуга, тобто відрізка хвилі, що має незмінну фазу. У реальному плоскій хвилі фаза коливань змінюється не тільки вздовж напрямку поширення хвилі, але і в площині, перпендикулярній йому. У цьому випадку говорять про просторову когерентності хвилі.
Перше визначення когерентності дав Томас Юнг в 1801 при описі законів інтерференції світла, що проходить через дві щілини: «интерферируют дві частини одного і того ж світла». Суть цього визначення полягає в наступному.
Звичайні джерела оптичного випромінювання складаються з безлічі атомів, іонів або молекул, мимовільно випускають фотони. Кожен акт випускання триває 10 -5 - 10 -8 секунди; слідують вони безладно і з випадково розподіленими фазами як в просторі, так і в часі. Таке випромінювання некогерентно, на освітленому їм екрані спостерігається усереднена сума всіх коливань, а картина інтерференції відсутня. Тому для отримання інтерференції від звичайного джерела світла його промінь роздвоюють за допомогою пари щілин, біпрізми або дзеркал, поставлених під невеликим кутом один до іншого, а потім зводять разом обидві частини. Фактично тут мова йде про узгодженість, когерентності двох променів одного акта випромінювання, що відбувається випадковим чином.
Когерентність лазерного випромінювання має іншу природу. Атоми (іони, молекули) активної речовини лазера випускають вимушене випромінювання, викликане прольотом стороннього фотона, «в такт», з однаковими фазами, рівними фазі первинного, що змушує випромінювання (див. ЛАЗЕР).
У найбільш широкому трактуванні під когерентністю сьогодні розуміють спільне перебіг двох або кількох випадкових процесів в квантовій механіці, акустиці, радіофізиці і ін.
У.Брегг. Світ світла. Світ звуку. М. Наука, 1967
Р.Бішоп. Коливання. М. Наука, 1979