जुटना - एक ... सुसंगत प्रकाश तरंगों। अस्थायी जुटना

अंतरिक्ष में एक लहर प्रचार पर विचार करें। जुटना - अपने चरणों के बीच संबंध का एक उपाय, विभिन्न बिंदुओं पर मापा जाता है। जुटना लहर उसके स्रोत की विशेषताओं पर निर्भर करता है।

जुटना के दो प्रकार

को एक सरल उदाहरण पर विचार करें। दो नाव की कल्पना कीजिए, बढ़ रहा है और पानी की सतह पर गिरने। मान लें कि लहर स्रोत केवल छड़ी जो संगत रूप से डूबे और पानी की सतह के शांत सतह को तोड़ने के पानी से निकाल दिया जाता है। इस प्रकार दो तैरता के आंदोलनों के बीच एक सही संबंध है। वे नीचे ठीक चरण में, अन्य नीचे ले जाने नहीं कर सकते और जब एक ऊपर जाता है, है, लेकिन दो तैरता की स्थितियों के बीच चरण के अंतर समय में निरंतर है। संगत रूप से दोलन बिंदु स्रोत पूरी तरह से पैदा करता है सुसंगत लहर।

जब प्रकाश तरंगों का जुटना का वर्णन करते हुए अपने दो प्रकार के भेद - स्थानिक और लौकिक।

जुटना प्रकाश की क्षमता का निर्माण करने के लिए संदर्भित करता है एक हस्तक्षेप पैटर्न। दो प्रकाश तरंगों को एक साथ लाया कर रहे हैं, और वे वृद्धि हुई के क्षेत्रों का निर्माण नहीं करतीं और चमक में कमी आई है, वे बेतुका कहा जाता है। अगर वे 'आदर्श' हस्तक्षेप पैटर्न (पूरा विनाशकारी हस्तक्षेप क्षेत्रों के अर्थ में) का उत्पादन, वे पूरी तरह से सुसंगत है। यदि दो लहरों तस्वीर "सही से कम" बनाने के लिए, यह है कि वे आंशिक रूप से सुसंगत हैं माना जाता है।

माइकेलसन interferometer

जुटना - एक घटना है कि सबसे अच्छा एक प्रयोग द्वारा समझाया गया है।

माइकेलसन में स्रोत एस (से कोई भी हो सकता है: सूर्य, तारे, या लेजर) से प्रकाश interferometer एक अर्द्धपारदर्शी दर्पण एम _0, जो दर्पण एम ₁ की ओर प्रकाश का 50% है और दर्पण एम ₂ की दिशा में 50% पहुंचाता पर निर्देशित _है। किरण दर्पण वापस एम ₀ को में से प्रत्येक से देखा जा सकता _है, और प्रकाश की बराबर भागों एम ₁ से परिलक्षित और एम ₂ संयुक्त और एक स्क्रीन बी डिवाइस बीम स्प्लिटर के लिए दर्पण एम ₁ से दूरी बदलकर विन्यस्त किया जा सकता पर पेश _{कर रहे हैं।}

माइकेलसन interferometer अनिवार्य रूप से अपनी खुद की समय से लंबित संस्करण के साथ बीम घुलमिल। लाइट कि दर्पण एम ₁ के रास्ते पर से गुजरता एक किरण है कि दर्पण एम ₂ ले जाता है और अधिक से अधिक 2 डी पर दूरी जाना पड़ता _है।

लंबाई और जुटना समय

क्या स्क्रीन पर मनाया जाता है? जब = d 0 बहुत स्पष्ट हस्तक्षेप किनारे के एक नंबर देखा जा सकता है। जब घ बढ़ जाती है, बैंड कम स्पष्ट हो जाता है: अंधेरे क्षेत्रों उज्जवल हो जाते हैं, और प्रकाश - मद्धम। अंत में, बहुत बड़ी घ, डी की एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक के लिए, प्रकाश और अंधेरे के छल्ले पूरी तरह से गायब है, केवल एक कलंक हो जाता है।

जाहिर है, प्रकाश क्षेत्र के ही समय से लंबित संस्करण के साथ हस्तक्षेप नहीं कर सकते हैं जब समय देरी काफी बड़ी है। दूरी 2 डी - यह जुटना लंबाई है: हस्तक्षेप प्रभाव ध्यान देने योग्य हैं केवल जब रास्ता इस दूरी से भी कम समय में अंतर। यह मान द्वारा अपने विभाजन _सी टी के दौरान परिवर्तित किया जा सकता प्रकाश की गति टी _सी = 2 डी / सी: सी।

खुद की एक देरी संस्करण के साथ हस्तक्षेप करने की क्षमता: माइकेलसन प्रयोग प्रकाश लहर के अस्थायी जुटना को मापता है। एक अच्छी तरह से स्थिर हो लेजर टी _सी = 10 ^-4 एस, एल _सी = 30 किमी; से गर्मी टी _सी = 10 ^-8, एल _सी = 3 मीटर फ़िल्टर्ड प्रकाश।

जुटना और समय

अस्थायी जुटना - प्रचार दिशा के साथ विभिन्न बिंदुओं पर प्रकाश तरंगों के चरणों के बीच संबंध का एक उपाय।

मान लें स्रोत λ और λ ± Δλ, की एक तरंग दैर्ध्य जो अंतरिक्ष में कुछ बिंदु पर एक दूरी एल _सी = λ ² / (2πΔλ) में हस्तक्षेप का उत्सर्जन करता है। कहाँ एल _सी - जुटना लंबाई।

एक्स दिशा में एक लहर प्रचार के चरण f = KX के रूप में परिभाषित किया गया है - ωt। अगर हम एक दूरी एल _सी में समय टी पर अंतरिक्ष में चित्रा लहरों पर _{विचार,} दो लहर वैक्टर कश्मीर ₁ और कश्मीर _2, जो x = 0 पर चरण में होते हैं के बीच चरण के अंतर को Δφ = एल _सी (- कश्मीर ₂ कश्मीर ₁₎ बराबर _है। जब Δφ = 1, या Δφ ~ 60 डिग्री, प्रकाश नहीं रह गया है सुसंगत है। हस्तक्षेप और विवर्तन इसके विपरीत पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है।

इस प्रकार:

• 1 = एल _सी (के ₁ - कश्मीर _{2) = एल सी (2π / λ} - 2π / (λ + Δλ));
• _{एल सी (λ + Δλ - λ} ) / (λ (λ + Δλ)) ~ एल सी Δλ / λ ² = 1 / 2π;
• एल _सी = λ ² / (2πΔλ)।

लहर एक वेग ग के साथ अंतरिक्ष के माध्यम से गुजरता है।

जुटना समय टी _सी = एल _सी / एस। चूंकि λf = ग, तो Δf / च = Δω / ω = Δλ / λ। हम लिख सकते हैं

• एल _सी = λ ² / (2πΔλ) = λf / ( 2πΔf) = c / Δω;
• टी _सी = 1 / Δω।

एक ज्ञात हैं तरंग दैर्ध्य या प्रकाश स्रोत के प्रसार की आवृत्ति, यह एल _सी और टी _सी की गणना करना संभव _है। यह इतनी पतली फिल्म हस्तक्षेप के रूप में हस्तक्षेप पैटर्न आयाम, विभाजित कर प्राप्त किया निरीक्षण करने के लिए, अगर प्रकाश पथ अंतर एल _सी की तुलना में काफी अधिक है असंभव _है।

अस्थायी जुटना स्रोत काले कहते हैं।

जुटना और अंतरिक्ष

स्थानिक जुटना - अनुप्रस्थ प्रसार की दिशा की विभिन्न बिंदुओं में प्रकाश तरंगों के चरणों के बीच संबंध का एक उपाय।

जब एक रंग थर्मल (लीनियर) स्रोत जिसका रैखिक δ के आदेश के आयामों से दूरी एल, दो दूरी पर स्थित स्लॉट घ _ग = 0,16λL / δ से, अब एक पहचानी हस्तक्षेप पैटर्न का उत्पादन अधिक से अधिक। πd _ग ^2/4 जुटना स्रोत का क्षेत्र है।

समय में टी चौड़ाई δ के स्रोत, स्क्रीन से दूरी एल सीधा निपटारा देखते हैं, तो स्क्रीन दो अंक (P1 और P2), एक दूरी घ के द्वारा अलग देख सकते हैं। P1 और P2 में बिजली के क्षेत्र लहरों स्रोत, विकिरण जो एक दूसरे से जुड़ा हुआ नहीं है की सभी बिंदुओं द्वारा उत्सर्जित बिजली क्षेत्र की superposition प्रतिनिधित्व करता है। करने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों P1 और P2 बाहर निकलने, superposition P1 में पहचानने योग्य हस्तक्षेप पैटर्न बनाने और P2 चरण में होना चाहिए।

जुटना हालत

स्रोत के दो किनारों से निकलने वाली प्रकाश तरंगों, समय टी के कुछ बिंदु पर दो अंक के बीच केंद्र में सीधे एक निश्चित चरण के अंतर की है। किरण δ के बाएं किनारे से एक बिंदु P2 के लिए आ रहा (sinθ) / 2 बीम केंद्र के लिए शीर्षक आगे की तुलना में घ पर पारित करने के लिए। किरण δ के दाएं किनारे से आ रहा P2 बात करने के लिए के पथ, पथ घ (sinθ) / 2 कम पर गुजरता है। दूरी में अंतर दो मुस्कराते हुए के लिए कूच d है · sinθ और चरण अंतर Δf 'का प्रतिनिधित्व करता = 2πd · sinθ / λ। लहर फ्रंट में पी 1 से दूरी P2 करने के लिए, हम प्राप्त Δφ = 2Δφ '= 4πd · sinθ / λ। लहरों स्रोत के दो किनारों द्वारा उत्सर्जित, समय टी में पी 1 के साथ चरण में हैं और P2 में 4πdsinθ / λ क्षेत्र में चरण से बाहर कर रहे हैं। sinθ ~ δ / (2L) के बाद से, तो Δφ = 2πdδ / (Lλ)। Δφ = Δφ ~ 1 या 60 डिग्री, प्रकाश नहीं रह गया है सुसंगत माना जाता है।

Δφ = 1 -> d = Lλ / (2πδ) = 0,16 Lλ / δ।

कहा wavefront चरण एकरूपता के स्थानिक जुटना।

उद्दीप्त दीपक बेतुका प्रकाश स्रोत का एक उदाहरण है।

सुसंगत प्रकाश, बेतुका विकिरण का एक स्रोत से प्राप्त किया जा सकता है अगर हम विकिरण के सबसे त्यागें। पहले स्थानिक छानने और बड़े अस्थायी जुटना के लिए तो वर्णक्रमीय छानने स्थानिक जुटना बढ़ाने के लिए किया जाता है,।

फूरियर श्रृंखला

Sinusoidal विमान लहर स्थान और समय में पूरी तरह से सुसंगत, और समय की उसकी लम्बाई और जुटना क्षेत्र अंतहीन। सभी वास्तविक लहरों एक सीमित समय अंतराल के लिए स्थायी, और अंत प्रचार के अपने दिशा के लम्बवत होने लहर दालों हैं। गणित के अनुसार, वे एक आवधिक समारोह द्वारा वर्णित हैं। आवृत्तियों लहर दालों में और एक जुटना लंबाई Δω गैर आवधिक कार्यों का विश्लेषण करने की जरूरत है निर्धारित करने के लिए वर्तमान को खोजने के लिए।

फूरियर विश्लेषण के अनुसार, एक मनमाना आवधिक लहर साइन तरंगों का एक superposition के रूप में माना जा सकता है। फूरियर संश्लेषण का मतलब है कि sinusoidal तरंगों की अधिकता के superposition एक मनमाना आवधिक तरंग प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है।

संचार आँकड़े

के बाद से यह चुम्बकीय सिद्धांत और सांख्यिकी, साथ ही सांख्यिकीय यांत्रिकी के एक विलय का परिणाम है सांख्यिकी यांत्रिकी का मिलन है जुटना सिद्धांत, भौतिकी और अन्य विज्ञानों के कनेक्शन के रूप में माना जा सकता है। सिद्धांत विशेषताओं और प्रकाश क्षेत्रों के व्यवहार पर यादृच्छिक उतार चढ़ाव के प्रभाव को यों किया जाता है।

आमतौर पर यह सीधे लहर क्षेत्र के उतार चढ़ाव को मापने के लिए असंभव है। व्यक्तिगत "उतार चढ़ाव" दृश्य प्रकाश सीधे, या यहाँ तक परिष्कृत उपकरणों के साथ नहीं पाया जा सकता है: इसकी आवृत्ति प्रति सेकंड लगभग अक्टूबर ¹⁵ दोलनों है। आप केवल औसत माप सकते हैं।

जुटना के अनुप्रयोग

जुटना का एक उदाहरण के रूप में भौतिक विज्ञान और अन्य विज्ञानों का कनेक्शन आवेदनों की संख्या में पता लगाया जा सकता। आंशिक रूप से सुसंगत क्षेत्रों कम वायुमंडलीय अशांति है, जो उन्हें लेजर संचार के लिए उपयोगी बनाता है से प्रभावित हैं। उन्होंने यह भी लेजर प्रेरित संलयन प्रतिक्रियाओं के अध्ययन में इस्तेमाल कर रहे हैं: हस्तक्षेप प्रभाव "चिकनी" के लिए थर्मोन्यूक्लियर लक्ष्य पर किरण की कार्रवाई प्रमुख की कमी। जुटना विशेष रूप से प्रयोग किया जाता है आकार और स्टार द्विआधारी प्रणालियों के आवंटन निर्धारित करने के लिए।

प्रकाश तरंगों का जुटना क्वांटम और शास्त्रीय क्षेत्रों के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। 2005 में, रॉय J फ्लौबर ऑप्टिकल जुटना की क्वांटम सिद्धांत में उनके योगदान के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार के विजेताओं में से एक बन गया।