اتساق الموجات

اتساق الموجات Coherence، في الفيزياء إحدى خصائص الموجات بشقيها الطولي (كالصوت) والعرضي (كالضوء والموجات الكهرومغناطيسية).الإتساق الموجي يشير إلى أي حد تترابط الموجات مع بعضها البعض فإذا تطابقت أطوار الموجات عند جميع نقطة في الزمن فهذا يؤدي إلى حتى تلك الموجات متسقة اتساقا لامتناهيا.والإتساق مفهومأسسه توماس يونغ في تجربة ذات الشقين وهوبالغ الأهمية في صناعة الليزر،حيث أنه من إحدى سمات الليزر المثالي حتىقد يكون اتساقه لا متناهيا وهذا ما لايمكن بلوغه بسبب خصائص الضوء وتعرضه للبعثرة والإنكسار والإنعكاس.والإتساق اللامتناهي يؤدي إلى سلوك الموجات خطا مستقيما إلى مالانهاية وهذا محبذ في الليزر لإنه مساعد له في أداء وظيفته وهي تسليط الضوء بشدة عالية على مساحة معينة ولأهميته في الليزر فإنه قرائن الليزر الجيد طول بعد الإتساق وطول زمن الإتساق فضلا عن الشدة الليزرية واستهلاك الطاقة.بيد حتى الأمر على عكس ذلك في الصوت،والضوء،فالصوت والضوء يراد لهما الانتشار في سائر الأمكنة فمن طبيعتهما ان اتساقهما الموجي ضعيف بالمقارنة مع اتساق الليزر.واتساق الصوت أقل من اتساق الضوء والإتساق في المنابع الضوئية يقاس بدرجة الإتساق.كما حتى الاتساق من خصائص الموجات الكهرومغناطيسية ولذا فهويأخذ مسقطا في دراسة قنوات الإتصال ونظم الإتصالات،كما يحتل حيزا من البحث في الهندسة الكهربائية والكهروبصريات والعلوم العصبية وتصوير تجسيمي وميكانيكا الكم.

مقدمة

Coherence and correlation

Examples of wave-like states

الاتساق الزمني

Figure 1: The amplitude of a single frequency wave as a function of time t (red) and a copy of the same wave delayed by τ(green). The coherence time of the wave is infinite since it is perfectly correlated with itself for all delays τ.

Figure 2: The amplitude of a wave whose phase drifts significantly in time τ_c as a function of time t (red) and a copy of the same wave delayed by 2τ_c(green). At any particular time t the wave can interfere perfectly with its delayed copy. But, since half the time the red and green waves are in phase and half the time out of phase, when averaged over t any interference disappears at this delay.

The relationship between coherence time and bandwidth

'"`UNIQ--postMath-00000001-QINU`"'.

أمثلة على الاتساق الزمني

معيار الاتساق الزمني

Figure 3: The amplitude of a wavepacket whose amplitude changes significantly in time τ_c (red) and a copy of the same wave delayed by 2τ_c(green) plotted as a function of time t. At any particular time the red and green waves are uncorrelated; one oscillates while the other is constant and so there will be no interference at this delay. Another way of looking at this is the wavepackets are not overlapped in time and so at any particular time there is only one nonzero field so no interference can occur.

Figure 4: The time-averaged intensity (blue) detected at the output of an interferometer plotted as a function of delay τ for the example waves in Figures 2 and 3. As the delay is changed by half a period, the interference switches between constructive and destructive. The black lines indicate the interference envelope, which gives the degree of coherence. Although the waves in Figures 2 and ثلاثة have different time durations, they have the same coherence time.

Spatial coherence

أمثلة على اتساق الموجات

Spatial coherence
Figure 5: A plane wave with an infinite coherence length.
Figure 6: A wave with a varying profile (wavefront) and infinite coherence length.
Figure 7: A wave with a varying profile (wavefront) and finite coherence length.
Figure 8: A wave with finite coherence area is incident on a pinhole (small aperture). The wave will diffract out of the pinhole. Far from the pinhole the emerging spherical wavefronts are approximately flat. The coherence area is now infinite while the coherence length is unchanged.
Figure 9: A wave with infinite coherence area is combined with a spatially-shifted copy of itself. Some sections in the wave interfere constructively and some will interfere destructively. Averaging over these sections, a detector with length D will measure reduced interference visibility. For example a misaligned Mach-Zehnder interferometer will do this.