48131

Koherencja

Podstawowym warunkiem powstania dobrze określonego obrazu interferencyjnego jest, aby fale świetlne które przybywają z punktów Si i S₂ miały dokładnie określoną różnicę faz <p stalą w czasie (Przypomnienie: faza jako określony stan fali w danym miejscu i czasie, patrz równanie opisujące falę E = E„fim(kx-(Ot)) Np. jest miejsce na ekranie, dla którego różnica faz wynosi nco oznacza fizycznie, że fale docierające tam wygaszają się (przy założeniu tej samej amplitudy); mamy ciemny prążek I tak jest zaw^rsze o ile różnica faz się nie zmieni Gdyby taka zmiana nastąpiła to w tym miejscu natężenie światła nie będzie już równe zeru. Warunkiem stabilności obrazu jest więc stałość w czasie różnicy faz fal wychodzących ze źródeł Si i S₂.

Mówimy, że te źródła są koherentne czyli spójne

Jeżeli szczeliny Si i S₂ zastąpimy przez dw'a niezależne źródła fal (np żarówki) to nie otrzymamy prążków interferencyjnych, ekran będzie oświetlony prawie równomiernie Interpretujemy to w ten sposób, że różnica faz dla fal pochodzących z niezależnych źródeł zmienia się w czasie w sposób nieuporządkowany.

W krótkim czasie są spełnione warunki dla maksimum, a za chwile (b. krótką np 10 * s) dla minimum, a jeszcze za chwilę w^raiunki pośrednie. I tak dla każdego punktu na ekranie Natężenie (w danym punkcie) jest więc sumą natężeń od poszczególnych źródeł. Mówimy, że te źródła są niespójne, niekoherentne

Podsumujmy więc podstawowy różnicę w opisie, podyktowaną oczywiście przez fakty’ doświadczalne.

•    dla fal spójnych najpierw dodajemy amplitudy (uwzględniając stała różnicę faz), a potem celem obliczenia natężenia podnosimy otrzymaną amplitudę wypadkową do kwadratu (przypomnienie dla ruchu hannonicznego: Energia ~ A²).

•    dla fal niespójnych najpierw podnosimy do kwadratu amplitudy, żeby otrzymać natężenia poszczególnych fal a potem dopiero sumujemy te natężenia.

Pozostaje jedynie pytanie jak wytworzyć światło spójne. Zwykłe źródła światła takie jak żarówki (żarzące się włókno) dają światło niespójne dlatego, że emitujące atomy działają zupełnie niezależnie Natomiast współcześnie szeroko stosowanymi źródłami światła spójnego są lasery