Χρονική συνοχή

Μία από τις θεμελιώδεις έννοιες στην οπτική είναι η συνοχή, η οποία συνδέεται στενά με την ικανότητα του φωτός να εμφανίζει φαινόμενα παρεμβολής. Όταν οι τιμές ηλεκτρικού πεδίου σε διαφορετικές τοποθεσίες ή χρόνους έχουν σταθερή σύνδεση φάσης, το φωτεινό πεδίο λέγεται ότι είναι συνεκτικό.

Η συνοχή, η οποία συνδέεται στενά με την ικανότητα του φωτός να εμφανίζει φαινόμενα παρεμβολής, είναι μια από τις πιο θεμελιώδεις έννοιες στην οπτική. Το φωτεινό πεδίο θεωρείται συνεκτικό όταν οι τιμές του ηλεκτρικού πεδίου σε διαφορετικές θέσεις ή χρόνους έχουν σταθερή σύνδεση φάσης. Είναι το μέτρο της μέσης συσχέτισης μεταξύ της τιμής ενός κύματος και του εαυτού του που καθυστερεί κατά μια ορισμένη περίοδο, απεικονίζοντας τα χαρακτηριστικά του πόσο καλά ένα κύμα μπορεί να δημιουργήσει παρεμβολή στον εαυτό του. Η συσχέτιση φάσης των κυμάτων σε ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου σε δύο ξεχωριστούς χρόνους είναι γνωστή ως χρονική συνοχή.

Συνοχή

Η κβαντομηχανική συνοχή είναι ασυνήθιστη στη χημεία και τη βιολογία, επειδή είναι τυπικά αδύναμη μπροστά σε αταξία και θόρυβο. Πρόσφατα επινοήθηκαν πειράματα που μπορούν να δημιουργήσουν συνοχή και να παρακολουθήσουν την πρόοδό του σε περίπλοκα συστήματα. Ένα χαρακτηριστικό των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι ότι έχουν σχέση καθαρής φάσης μεταξύ τους. Μπορεί επίσης να οριστεί ως μέτρο της ικανότητας παρεμβολής μιας πηγής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Τύποι συνοχής: 

Η συνοχή είναι η συσχέτιση μεταξύ των φάσεων που καταγράφονται σε διακριτά (χρονικά και χωρικά) σημεία σε ένα κύμα.

Η χρονική συνοχή είναι μια μέτρηση που καθορίζει πόσο μονόχρωμη είναι μια πηγή συγκρίνοντας τη φάση των κυμάτων φωτός σε διαφορετικές θέσεις κατά μήκος της διαδρομής διάδοσής τους.

Η μέση συσχέτιση μεταξύ της τιμής ενός κύματος και του εαυτού του, που καθυστερεί κατά T (περίοδος ταλάντωσης του κύματος) σε οποιοδήποτε ζεύγος χρόνου, είναι γνωστή ως χρονική συνοχή. Ο όρος χρονική συνοχή περιγράφει πόσο μονόχρωμη μπορεί να είναι μια πηγή. Για να το θέσω αλλιώς, περιγράφει πώς ένα κύμα μπορεί να παρεμβαίνει στον εαυτό του για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα. Ο χρόνος συνοχής ή "Tc", είναι η περίοδος κατά την οποία η φάση ή το πλάτος αυτού του κύματος μπορεί να ποικίλλει σημαντικά.

Επιπλέον, όταν η καθυστέρηση φτάσει στο T =0, ο βαθμός συνοχής είναι άψογος. Ωστόσο, όταν η καθυστέρηση φτάσει στο T =Tc, τείνει να μειώνεται δραματικά. Το μήκος συνοχής, που συντομεύεται ως Lc, είναι μια άλλη σημαντική ποσότητα, η οποία μπορεί να οριστεί ως η απόσταση που διανύει το κύμα κατά την περίοδο Tc. Είναι σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ του χρόνου συνοχής και του χρόνου διάρκειας του σήματος και του μήκους συνοχής και της περιοχής συνοχής.

Χωρική συνοχή

Η διασταυρούμενη συσχέτιση μεταξύ δύο θέσεων σε ένα κύμα ανά πάσα στιγμή είναι γνωστή ως χωρική συνοχή. Μπορούμε να παρατηρήσουμε την επέκταση της κατάστασης που μοιάζει με κύμα σε μία ή δύο διαστάσεις σε διάφορα συστήματα, όπως τα κύματα του νερού ή τα οπτικά. Όταν δύο σημεία στο διάστημα με την ένδειξη X1 και X2 (στην έκταση ενός κύματος) υπολογίζονται κατά μέσο όρο στο χρόνο, το χαρακτηριστικό της χωρικής συνοχής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγηθεί η ικανότητά τους να παρεμβαίνουν.

Για παράδειγμα, εάν ένα κύμα με πλάτος σε ένα άπειρο μήκος έχει μόνο μία τιμή, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι είναι πλήρως χωρικά συνεπές. Η περιοχή συνοχής, που συντομεύεται ως Ac, είναι μια ουσιαστική λέξη στον τομέα της χωρικής συνοχής. Η διάμετρος της συνοχής ορίζεται από την απόσταση μεταξύ δύο από τις θέσεις στις οποίες υπάρχει σημαντική παρεμβολή. Μπορούμε να ορίσουμε το Ac ως τον κατάλληλο τύπο συνοχής για το συμβολόμετρο διπλής σχισμής του Young. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση εφαρμόζεται σε συστήματα οπτικής απεικόνισης και, πιο κρίσιμα, σε τηλεσκόπια αστρονομίας διαφόρων ποικιλιών.

Παράδειγμα χρονικής συνοχής

Στην ανάλυση ακουστικής σκηνής, η χρονική συνοχή είναι σημαντική. Η ανάλυση ακουστικής σκηνής έχει προβλήματα συγκρίσιμα με αυτά που συναντώνται στην ανάλυση οπτικής σκηνής. Ωστόσο, υπάρχουν μερικές εξαιρέσεις και μερικές σημαντικές διαφορές. Συγκεκριμένα, οι φυσικές και κατασκευασμένες οπτικές καταστάσεις περιέχουν συχνά σημαντικό αριθμό ακουστικών σκηνών που είναι ουσιαστικά δυναμικές, με πολλά γρήγορα μεταβαλλόμενα, σχετικά αργά κινούμενα μέρη και ακουστικά συμβάντα που διαρκούν μόνο λίγα λεπτά.

Χρονική συνοχή και Υπολογισμός χρόνου συνοχής

Ο όρος «χρονική συνοχή» σημαίνει μια ουσιαστική συσχέτιση μεταξύ ηλεκτρικών πεδίων σε διακριτούς χρόνους και τοποθεσίες. Η έξοδος ενός λέιζερ μονής συχνότητας, για παράδειγμα, μπορεί να έχει πολύ υψηλή χρονική συνοχή επειδή το ηλεκτρικό πεδίο αλλάζει με εξαιρετικά προβλέψιμο τρόπο σε μεγάλες περιόδους. παρουσιάζει ομαλή ημιτονοειδή ταλάντωση.

Ο χρόνος συνοχής, ο οποίος μπορεί να υπολογιστεί πειραματικά μετρώντας τη διαφορά μήκους διαδρομής κατά μήκος των οποίων μπορούν να ανιχνευθούν κρόσσια σε ένα συμβολόμετρο Michelson, είναι ένα μέτρο της χρονικής συνοχής.

Το παρακάτω είναι μια απλή απεικόνιση ενός συνεκτικού κύματος στο χρόνο.

 E₀ (t)=e₀ exp ( -t/4𝜎_𝓣 * – iw₁ τ)

Η πλειονότητα της ακτινοβολίας που παρατηρείται στη φύση, από την άλλη πλευρά, είναι χρονικά ασυνάρτητη. Το ηλιακό φως, οι λαμπτήρες φθορισμού, η ακτινοβολία μαύρου σώματος και η κυματοειδής ακτινοβολία είναι όλα χρονικά ασυνάρτητα και συνήθως αναφέρονται ως χαοτικό φως ή μερικώς συνεκτικό κύμα.

Συμπέρασμα:

Σε αυτό το άρθρο, καλύψαμε την έννοια της συνοχής, τα χαρακτηριστικά της χρονικής συνοχής, τη χωρική και χρονική συνοχή, τα παραδείγματα και τον χρόνο συνοχής. Η κατανόηση αυτών των εννοιών είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή απάντηση σε ερωτήσεις σχετικά με αυτό το θέμα κατά τη διάρκεια των εξετάσεών σας.