Consistență (fizică)

Consistenta in fizica este setul de proprietăți de corelare a unui sistem val. Înțelesul său inițial a fost măsurarea capacității undei ( undelor ) de a da naștere la interferențe - datorită existenței unei relații de fază definite - dar s-a extins. Putem vorbi de coerență între 2 unde, între valorile aceleiași unde în două momente diferite (coerență temporală) sau între valorile aceleiași unde în două locuri diferite (coerență spațială).

Termenul coerent este folosit atât pentru radiații electromagnetice, fie pentru particule, al căror comportament al undei a fost postulat în 1924 de Louis de Broglie .

Coerența timpului

Coerența temporală a unei unde este legată de lățimea de bandă spectrală a sursei. O undă cu adevărat monocromatică (cu o singură frecvență ) ar avea, în teorie, timp infinit și lungime de coerență. În practică, nicio undă nu este cu adevărat monocromatică (aceasta ar implica un tren de undă de durată infinită), dar, în general, timpul de coerență a sursei este invers proporțional cu lățimea sa de bandă . Timpul de coerență a sursei este definit de inversul lățimii spectrale . Lungimea coerenței temporale este unde este viteza de propagare a undei. Dacă diferitele căi urmate de undă diferă cu o lungime mai mare de , nu va exista nicio interferență: putem spune, în acest caz, că diferența de cale este mai mare decât trenul de undă (sau consistența lungimii). ${\ displaystyle \ Delta \ nu}$ $\ tau_c$ $\ tau_c = 1 / \ Delta \ nu$ ${\ displaystyle L_ {c} = \ tau _ {c} c}$ $vs.$ ${\ displaystyle L_ {c} = \ tau _ {c} c}$

Coerența spațială

Undele au, de asemenea, o coerență spațială; este capacitatea fiecărui punct al frontului de undă de a interfera cu orice alt punct. Într-adevăr, dacă sursa este extinsă, va fi adăugată undele incoerente emise de fiecare punct sursă, care poate amesteca iluminarea și genera interferențe. Experimentul fantei lui Young se bazează pe coerența spațială a fasciculului care iluminează cele două fante: dacă raza ar fi fost inconsistentă din punct de vedere spațial, de exemplu, dacă lumina soarelui nu ar fi trecut printr-o primă fantă, atunci nu ar fi apărut nicio franjă de interferență. Lățimea de coerență a sursei oferă dimensiunea maximă permisă pentru a exista interferențe. În cazul fantelor lui Young, lățimea de coerență este ( este lungimea de undă a sursei, lățimea distribuției intensității spațiale și distanța pe care ne aflăm): lățimea de coerență depinde deci atât de caracteristicile intrinseci la sursă ( și ), cât și de distanța la care ne aflăm: cu cât suntem mai departe, cu atât sursa este mai aproape de o sursă punctuală. $l_s = \ lambda D / \ Delta S$ $\ lambda$ $\ Delta S$ $D$ $\ lambda$ $\ Delta S$

Inconsistență

În schimb, inconsecvența califică un pachet care nu are aceste caracteristici. Undele incoerente, atunci când sunt combinate, nu produc interferențe . Un detector va lua apoi media intensității primite și nu va exista nicio interferență: intensitățile sunt adăugate .

Exemple

Exemple de fascicul coerent

lumina laser
radiația sincrotron generată de un invertor

Exemple de fascicul sau sursă inconsecventă

lumină solară
lumina emisă de un bec
o diodă emițătoare de lumină (cu excepția diodei laser )

Exemple de dispozitive de vizualizare a consistenței sursei

Un DVD simplu face posibilă distingerea coerenței anumitor surse de lumină. Un DVD cu o singură față și un strat dublu (denumit „DVD-9”, majoritatea videoclipurilor DVD sunt de acest tip) constă dintr-un strat semi-reflectorizant de informații separat printr-un strat transparent dintr-un strat foarte reflectorizant. Toate aceste trei straturi sunt la mijlocul grosimii discului. Distanța dintre aceste două straturi este specificată de la 55 microni la plus sau minus 15 microni.

Structura paralelă semi-reflectorizantă / transparentă / reflectorizantă constituie, prin urmare, un interferometru de dimensiuni mari (110µ grosime dintr-un material specificat cu un indice de 1,55). Numai sursele a căror lungime de coerență depășește distanța dus-întors între cele două straturi pot da cifre de interferență.

Privind un disc din partea opusă față de decor, este posibil să vedeți franjuri de interferență ( inelele lui Newton ) atunci când discul este iluminat cu o lumină de tip fluorescent (lampă de economisire a energiei, așa-numitele "tuburi de neon" "). Aceste franjuri arată omogenitatea grosimii stratului transparent. Aceste franjuri sunt invizibile cu lumina soarelui sau cu lumina lămpilor cu incandescență.

Prin urmare, este posibil să se deducă din aceasta că lumina provenită din tuburile fluorescente are o lungime de coerență mai mare decât cea care provine din surse termice.

Note și referințe

Vezi și tu

Holografie
Tavelure („ Speckle ” în engleză)