Степень - пространственная когерентность
Cтраница 3
При описании интерференционных явлений часто используют понятия временной и пространственной когерентности. Временную когерентность обычно связывают со степенью монохроматичности исследуемых колебаний, а степенью пространственной когерентности характеризуют геометрию экспериментов. В дальнейшем ( см. § 5.3) понятие пространственной когерентности подробно обсуждается при рассмотрении наложения интерференционных картин от многих элементарных источников, образующих протяженный источник света. [31]
В случае несовпадающих точек Si и 2, но при т 0, величина Yi2 ( 0) характеризует корреляцию колебаний в разных пространственных точках в один момент времени. Свет от протяженного источника, возбуждающий колебания в отверстиях Si и S2, можно рассматривать как смесь когерентного и некогерентного, причем модуль степени пространственной когерентности JVi2 ( 0), как видно из (5.55), определяет долю полностью когерентного света в этой смеси. [32]
 |
Ход лучей при регистрации голограммы сфокусированного изображения с протяженным опорным источником ( в и при восстановлении изображения плоской монохроматической волной ( б. [33] |
В работах [41, 103] продемонстрирован и детально изучен наиболее общий случай использования протяженной опорной волны, включающий восстановление не только протяженным, но и полихроматическим источником. Более того, как будет показано в следующей главе, и на этапе регистрации сфокусированной голограммы излучение может характеризоваться достаточно широким спектром временных частот, а также обладать весьма низкой степенью пространственной когерентности. [34]
С увеличением размеров блокирующего низкие частоты, экрана, что соответствует уменьшению эффективной апертуры и, следовательно, связано с необходимостью увеличения времени экспонирования, плотность световой энергии в реконструированном поле остается практически постоянной. Такой, на первый взгляд, неожиданный результат связан с тем обстоятельством, что контраст регистрируемой совокупности пространственных несущих ( спекл-структуры) не зависит от размеров апертуры фокусирующей системы. Это обусловлено тем, что степень пространственной когерентности излучения, формирующего сфокусированную спеклограмму, остается постоянной и близкой к единице, независимо от размеров диффузно рассеивающего объекта и апертуры изображающей системы. [36]
Установим критерий для оценки временной когерентности обычных газоразрядных источников света. Временная когерентность излучения полностью определяется его спектральным составом. Из выражения (1.1.5) следует, что степень пространственной когерентности света в точках S: и 52 плоскости ху ( рис. 1.2.) зависит от координат точек только через угол 0 между световыми лучами, идущими от протяженного источника в данные точки. [37]
 |
Связь между длительностью волнового пакета излучения и спектром излучения.| Временная когерентность. [38] |
Однако в действительности не существует ни монохроматических, ни точечных источников. Степень отклонения реального источника от монохроматичности характеризуется степенью временной когерентности источника, отклонение размеров источника от точечных - степенью пространственной когерентности. [39]
При смещении экрана из положения Э в направлении от клина или к клину начинает сказываться степень пространственной когерентности падающей волны. Таким образом, интерференционная картина, получающаяся при отражении от клина плоской волны, оказывается локализованной в некоторой области вблизи поверхности клина, причем эта область тем уже, чем меньше степень пространственной когерентности падающей волны. Из рис. 122.4 видно, что по мере приближения к вершине клина становятся более благоприятными условия как временной, так и пространственной когерентности. Поэтому отчетливость интерференционной картины уменьшается при перемещении от вершины клина к его основанию. Для остальной части на экране возникает равномерная освещенность. [40]
При смещении экрана из положения Э в направлении от клина или к клину начинает сказываться степень пространственной когерентности падающей волны. Таким образом, интерференционная картина, получающаяся при отражении от клина плоской волны, оказывается локализованной в некоторой области вблизи поверхности клина, причем эта область тем уже, чем меньше степень пространственной когерентности падающей волны. Из рис. 122.4 видно, что по мере приближения к вершине клина становятся более благоприятны-ми условия как временной, так и пространственной когерентности. Поэтому отчетливость интерференционной картины уменьшается при перемещении от вершины клина к его основанию. Может случиться, что картина наблюдается только для более тонкой части клина. Для остальной части на экране возникает равномерная освещенность. [41]
Свет от звезды фокусируется двумя вогнутыми зеркалами на два фотоумножителя, сигналы которых после усиления перемножаются электронной схемой. Корреляция флуктуации регистрируется в зависимости от расстояния между зеркалами. С увеличением расстояния корреляция уменьшается и пропадает совсем, когда это расстояние превысит размер области когерентности. Таким образом корреляционные измерения интенсивности также позволяют определить степень пространственной когерентности Ivi2 ( 0) l исследуемого излучения. Интерферометр интенсивно-стей имеет некоторые преимущества по сравнению со звездным интерферометром Майкельсона. Здесь регистрируется непосредственно интенсивность, зависящая только от амплитуды, поэтому искажения фазы световой волны, возникающие вследствие нерегулярных изменений показателя преломления атмосферы; не влияют на результаты корреляционных измерений. Этот метод значительно менее чувствителен к неточностям в перемещении зеркал, что позволяет использовать гораздо большие базы и находить очень малые угловые размеры звезд. [42]
Эффект сцинтилляций появляется вследствие когерентных свойств лазера. Однако он не связан с высокой монохроматичностью ( или временной когерентностью) лазерного света, которую часто считают его основной причиной. Такой эффект обусловлен свойством пространственной когерентности лазерного источника света. Это означает, что эффект сцинтилляций можно устранить, используя источник света с ограниченной степенью пространственной когерентности или, уменьшив степень когерентности лазерного света, пропуская его через рассеивающую среду, например такую, как матовое стекло. [43]
Если источник S нельзя считать точечным, то надо исследовать дифракцию квазимонохроматической волны и связанное с этим ухудшение видимости дифракционной картины. Изменение видимости V можно оценить теоретически и экспериментально. В расчетах освещенности дифракционной картины допустим когерентность освещения всего отверстия. В последующем ( на примере дифракции на двух щелях) покажем, как изменяется видимость дифракционной картины при учете степени пространственной когерентности, зависящей от размеров источников света. [44]
Из рис. 53 следует, что в случае диффузного рассеяния освещающего пучка дифракционная эффективность с ростом количества мод падает значительно быстрее, чем при непосредственном освещении объекта. Этот результат нетрудно объяснить. Действительно, обеспечивая равномерную освещенность в восстановленном изображении, диффузное рассеяние пучка приводит практически к полному перемешиванию поперечных мод. При этом обеспечивается определенная степень пространственной когерентности по всему сечению пучка, но видность картины оказывается невысокой. В отсутствие же рассеивателя степень пространственной когерентности в пределах каждой поперечной моды остается близкой к единице, хотя между собой эти моды некоррелированы. [45]
Страницы: 1 2 3 4