Интерферометрическая видимость

Интерферометрическая видимость (также известная как интерференционная видимость и краевая видимость или просто видимость в контексте) является мерой контраста интерференции в любой системе , подверженной волновой суперпозиции . Примеры включают оптику , квантовую механику , волны на воде, звуковые волны или электрические сигналы.Видимость определяется как отношение амплитуды интерференционной картины к сумме мощностей отдельных волн.Интерферометрическая видимость дает практический способ измерить когерентность двух волн (или одной волны самой с собой). Теоретическое определение когерентности дается через степень когерентности с использованием понятия корреляции.

Обычно две или более волн накладываются друг на друга , и по мере изменения разности фаз между ними мощность или интенсивность (вероятность или численность в квантовой механике ) результирующей волны колеблется, образуя интерференционную картину. Поточечное изменяющейся определение можно расширить до функции видимости, во времени или пространстве. Например, разность фаз изменяется в зависимости от пространства в эксперименте с двумя щелями . Альтернативно, разность фаз может контролироваться оператором вручную, например, путем регулировки ручки нониуса в интерферометре .

Видимость в оптике

В линейных оптических интерферометрах (например, интерферометр Маха-Цендера , интерферометр Майкельсона и интерферометр Саньяка ), интерференция проявляется как интенсивности колебания во времени или пространстве, также называемые полосами . В этих обстоятельствах интерферометрическая видимость также известна как «видимость Майкельсона». или «пограничная видимость». Для этого типа интерференции сумма интенсивностей (мощностей) двух интерферирующих волн равна средней интенсивности в данной временной или пространственной области. Видимость записывается как:

$\nu =A/{\bar {I}},$

амплитуды в терминах огибающей колеблющейся интенсивности и средней интенсивности:

$A=(I_{\max }-I_{\min })/2,$

${\bar {I}}=(I_{\max }+I_{\min })/2.$

Поэтому его можно переписать так:

$\nu ={\frac {I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}},$

где I _max — максимальная интенсивность колебаний, I _{min —} минимальная интенсивность колебаний.

$I_{max}=I_{1}+I_{2}+2*{\sqrt {I_{1}*I_{2}}}*|\gamma |,$

$I_{min}=I_{1}+I_{2}-2*{\sqrt {I_{1}*I_{2}}}*|\gamma |,$

Если два оптических поля представляют собой идеально монохроматические (состоящие только из одной длины волны) точечные источники одной и той же поляризации , то прогнозируемая видимость будет

$\nu ={\frac {2{\sqrt {I_{1}I_{2}}}|\gamma |}{I_{1}+I_{2}}},$

где $I_{1}$ и $I_{2}$ указать интенсивность соответствующей волны. $\gamma$ указывает фазовое соотношение исходного электрического поля. Любое различие между оптическими полями ухудшит видимость по сравнению с идеальной. В этом смысле видимость является мерой когерентности между двумя оптическими полями. Теоретическое определение этому дает степень согласованности . Это определение интерференции напрямую относится к интерференции водных волн и электрических сигналов.

Примеры

Видимость в интерферометре Маха – Цендера постоянна.

Видимость в этой двухщелевой интерференции максимальна (80%) в центре.

Видимость в интерференции Хонга-Оу-Манделя . При больших задержках фотоны не мешают. При нулевых задержках регистрация совпадающих пар фотонов подавляется.

Видимость в квантовой механике

Поскольку уравнение Шредингера является волновым уравнением можно считать волнами и все объекты в квантовой механике , интерференция встречается повсеместно. Некоторые примеры: Конденсаты Бозе-Эйнштейна могут иметь интерференционные полосы. Атомные популяции демонстрируют интерференцию в интерферометре Рамсея . Фотоны, атомы, электроны, нейтроны и молекулы интерферировали в двухщелевых интерферометрах .

См. также

• Степень согласованности
• Интерферометрия
• Оптическая интерферометрия
• Список типов интерферометров
• Эффект Хонга – Оу – Манделя

Внешние ссылки

• Обзор Стедмана эффекта Саньяка