コヒーレンスのアプリケーション

多数の波が媒体内を同時に移動すると、各波は互いに独立しており、それらの効果が加算されます。結果として生じる波は、波の重ね合わせの原理によって得られます。この原理では、媒体内の多数の波が互いに重なり合うと、特定の時点での任意の時点での結果として生じる変位は、個々の波の変位のベクトル和に等しくなります。つまり、y=y 1 + y 2 + y 3 + ….+ y ん、

2 つの波の山が別の波の山に重なる場合、つまり、2 つの波が同相である場合、それらの変位が加算されます。それは建設的干渉と呼ばれます。ただし、波が反対の位相にある場合、一方の山が他方の谷に落ちる場合、それらの変位が差し引かれる破壊的な干渉が発生します。

建設的および破壊的な干渉の条件

2 つの波の変位が次の関係で与えられるとします:

はい 1 =a 1 sin ωt そしてy 2 =a 2 sin (ωt+Φ)

どこで、a 1 そしてa 2 は波の振幅と Φ は一定の位相差です。

結果の変位は次の式で与えられます:

y=y 1 + y 2 =a 1 sin ωt +a 2 sin (ωt+Φ) =(a 1 +a 2 cos Φ)sin ωt +a 2 sinΦcosωt

aを入れて 1 +a 2 cos Φ =Acosθ ………………..(1)

そしてa 2 sinΦ =Asinθ…………….(2)

y=Acosθ sin ωt + Asinθcosωt =Asin( ωt+θ) となります。

(1) と (2) の二乗と足し算、A 2 cos 2 θ + A 2 罪 2 θ =(a 1 +a 2 cosΦ) 2 +a 2 2 罪 2 Φ

=a 1 2 + a 2 2 +2a 1 あ 2 cosΦ…………..(3)

ので、波の強さ ∝ (振幅)2

したがって、私 =私 1 + 私 2 +2√I 1 私 2、 cosΦ…………(4)

建設的な干渉のために 、cosΦ=1またはΦ=0、2π、4π、…のときに強度が最大になります

p の場合、2π は λ の経路差を意味します。 は 2 つの波の間の経路差であり、

2πp/λ =0, 2π, 4π………

または、p=0, λ, 2λ,3λ,……=n λ

破壊的干渉の場合 cos Φ=-1 または Φ =π, 3π….

2πp/λ =π, 3π, 5π,………

または、p=λ/2、3λ/2、5λ/2、…. =(2n-1)λ/2

一貫性のあるソースと一貫性のないソース

それらの間にゼロまたは一定の位相差を有する同じ周波数の光波を放射する２つの光源は、コヒーレント光源と呼ばれる。

インコヒーレント光源とは、一定の位相差を持つ光波を放出しないものです。

観測可能な干渉または持続的な干渉

干渉パターンを観察するためには、極大値と極小値の位置が急激に変動しないことが必要です。 強度の最大位置と最小位置が時間とともに変化し続けない干渉パターンは、持続的または観測可能な干渉と呼ばれます。

持続的な干渉を得るために必要な条件は次のとおりです:

一貫性の適用

• ホログラフィー: これは、干渉現象に基づいて 3 次元画像を記録および再構成するために使用される方法のクラスです。この技術で使用されるレーザー光源は、記録装置の最大光路長の差よりも大きい、長いコヒーレンス長を持つ必要があります。

• 非光波動場: 量子光学では、コヒーレンスは通常、発光する原子/イオンの状態に使用されます。そこでは、コヒーレンスとは、電子状態に対応する複素振幅間の位相関係を意味します。これは、反転せずにレーザー発振することが重要です。

• モーダル分析: コヒーレンスは、測定する必要がある伝達関数 (FRF) の品質を調査するために使用されます。低コヒーレンスは、信号対雑音比が低いか、周波数の分解能が不十分であることが原因である可能性があります。

• 光コヒーレンストモグラフィー: 生体組織などの限られた深さの透明または半透明の物質に適用される高解像度の光学イメージング技術です。低コヒーレンスが必要な干渉効果に基づいています。

結論

多数の波が互いに独立した媒質内を移動している場合、それらの影響が加算される場合があります。重ね合わせの原理によれば、ある波の頂点が別の波の頂点に重なると、それらの変位が加算され、この状態は建設的干渉と呼ばれます。ただし、波の位相がずれている場合、つまり、ある波の山が別の波の谷にある場合、それらの結果の変位が差し引かれ、そのような状態は破壊的干渉と呼ばれます。

光源には基本的に、コヒーレント光源とインコヒーレント光源の 2 種類があります。同じ周波数と一定の位相差を持つ波が得られるソースはコヒーレント ソースと呼ばれ、位相がずれている波を放出するソースはインコヒーレント ソースと呼ばれます。

観測可能な干渉について または持続的な干渉、最大値と最小値は、時間とともに急速に変化し続けるべきではありません。そのためには、波が同相で単色になるようにコヒーレント ソースが必要です。

Coherence には多くの用途があります。コヒーレンスのアプリケーションには、より長いコヒーレンス長を必要とするホログラフィーが含まれます。反転せずにレーザー発振するための非光波動場で。レーザー プロジェクション ディスプレイ。モーダル解析や、低コヒーレンスが必要な光コヒーレンストモグラフィーにおいて。