Интерферометрическая видимость

Интерферометрическая видимость (также известная как видимость интерференции и видимость полосы , или просто видимость в контексте) является мерой контраста интерференции в любой системе , подверженной суперпозиции волн . Примерами являются оптика , квантовая механика , 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 измерения когерентности двух волн (или одной волны с самой собой). Теоретическое определение когерентности дается степенью когерентности с использованием понятия корреляции.

Обычно две или более волны накладываются друг на друга , и по мере изменения разности фаз между ними мощность или интенсивность (вероятность или популяция в квантовой механике ) результирующей волны колеблется, образуя интерференционную картину. Точечное определение может быть расширено до функции видимости, изменяющейся во времени или пространстве. Например, разность фаз изменяется как функция пространства в эксперименте с двумя щелями . В качестве альтернативы оператор может вручную управлять разностью фаз, например, регулируя ручку нониуса в интерферометре .

В линейных оптических интерферометрах ^{[ требуется разъяснение ]} (таких как интерферометр Маха-Цендера , интерферометр Майкельсона и интерферометр Саньяка ) интерференция проявляется в виде колебаний интенсивности во времени или пространстве, также называемых полосами . При таких обстоятельствах интерферометрическая видимость также известна как «видимость Майкельсона» ^[1] или «видимость полосы». Для этого типа интерференции сумма интенсивностей (мощностей) двух интерферирующих волн равна средней интенсивности в заданной временной или пространственной области. Видимость записывается как: ^[2]

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

в терминах амплитудной огибающей колеблющейся интенсивности и средней интенсивности:

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

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

Поэтому его можно переписать так: ^[3]

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

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

${\displaystyle I_{макс}=I_{1}+I_{2}+2*{\sqrt {I_{1}*I_{2}}}*|\гамма |,}$

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

Если два оптических поля являются идеально монохроматическими (состоящими только из одной длины волны) точечными источниками одинаковой поляризации , то прогнозируемая видимость будет

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

где и указывают интенсивность соответствующей волны. указывает фазовое соотношение исходного электрического поля. Любое различие между оптическими полями уменьшит видимость от идеальной. В этом смысле видимость является мерой когерентности между двумя оптическими полями. Теоретическое определение этого дается степенью когерентности . Это определение интерференции напрямую применимо к интерференции водных волн и электрических сигналов.${\displaystyle I_{1}}$${\displaystyle I_{2}}$${\displaystyle \гамма}$

Поскольку уравнение Шредингера является волновым уравнением , а все объекты можно считать волнами в квантовой механике , интерференция повсеместна. Вот несколько примеров: конденсаты Бозе-Эйнштейна могут демонстрировать интерференционные полосы. Атомные популяции демонстрируют интерференцию в интерферометре Рамсея . Фотоны, атомы, электроны, нейтроны и молекулы демонстрируют интерференцию в двухщелевых интерферометрах .

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

• Обзор эффекта Саньяка Стедмана