Χωρική Συνοχή

Μια σταθερή σχέση ισχυρής φάσης μεταξύ των περιοχών διαφοροποίησης του προφίλ δέσμης ονομάζεται χωρική συνοχή. Το καλύτερα αποδεδειγμένο παράδειγμα της ιδέας είναι μια δέσμη λέιζερ εστιασμένη σε μια περιοχή διατομής. Σε αυτό το σενάριο, οι δέσμες ηλεκτρικής ενέργειας ενεργούν με διαφορετικούς τρόπους σε διαφορετικές θέσεις. Η έννοια της χωρικής συνοχής είναι η βασική αρχή και απαίτηση στην παραγωγή ακτίνων λέιζερ. Για να επιτευχθεί υψηλή χωρική συνοχή του φωτός, χρησιμοποιούνται τρόποι συντονισμού.

Η κύρια διαφορά μεταξύ της χωρικής συνοχής και ενός άλλου σχετικού όρου (χρονική συνοχή) είναι ότι η χωρική συνοχή ορίζει την αλλαγή που αφορά διαφορετικά σημεία στο χώρο, ενώ η χρονική συνοχή ορίζει την αλλαγή που αφορά το χρόνο.

Επισκόπηση της χωρικής συνοχής

Ειδικότερα, όταν μιλάμε για κύματα, τα κύματα ονομάζονται συνεκτικά όταν οι κυματομορφές και οι συχνότητές τους είναι παρόμοιες. Η συνοχή είναι μια ιδιότητα που επιτρέπει στα μόρια να παρουσιάζουν συνεχή παρεμβολή. Περιγράφει επίσης όλες τις σχέσεις μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων που παρουσιάζονται από ένα μόνο κύμα ή πακέτα διαφορετικών κυμάτων.

Έννοια της χωρικής συνοχής

Η έννοια της χωρικής συνοχής εστιάζει κυρίως στη σχέση που έχει δημιουργηθεί μεταξύ διαφορετικών κυμάτων στο χώρο σε διαφορετικά σημεία. Οποιαδήποτε δύο κύματα λέγονται συνεκτικά εάν παρουσιάζουν μια σχετική φάση που είναι σταθερή και σταθερή. Για δεδομένα κύματα, το μέγεθος της χωρικής συνοχής μπορεί να προσδιοριστεί από την ορατότητα παρεμβολής. Η σχέση μεταξύ δύο κυμάτων όσον αφορά τη χωρική συνοχή μπορεί να είναι είτε πλευρική είτε διαμήκης.

Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα νήμα βολβού που αποτελείται από βολφράμιο. Σε διαφορετικά σημεία, το νήμα εκπέμπει διαφορετικά φώτα και δεν δείχνει καμία σχέση μεταξύ τους. Σε αυτό το σημείο, το εκπεμπόμενο φως αρχίζει τη διάθλαση και με την αλλαγή του χρόνου αλλάζει επίσης σημαντικά. Για το λευκό φως, η χωρική συνοχή ονομάζεται ασυνάρτητη (καθώς εκπέμπεται μόνο ένα είδος φωτός). Για μια διάταξη κεραιών ραδιοφώνου, η χωρική συνοχή είναι πολύ μεγάλη επειδή οι κεραίες στα απέναντι άκρα εκπέμπουν μια σταθερή σχέση φάσης.

Χρονική συνοχή

Η χρονική συνοχή περιγράφει επίσης τη σχέση μεταξύ δύο κυμάτων, αλλά περιγράφει αυτή τη σχέση μεταξύ εκείνων των κυμάτων που βρίσκονται σε διαφορετικά χρονικά σημεία. Μπορεί να οριστεί ως το μέτρο της συσχέτισης μεταξύ του κύματος και των χρόνων του.

Η ώρα εδώ αντιπροσωπεύεται ως «τ». Τόσο το πείραμα παρεμβολής του Young όσο και το πείραμα του Michelson Morley παρέχουν στοιχεία που υποστηρίζουν τη χρονική συνοχή. Αυτά τα πειράματα αποδείχθηκαν ότι υποστηρίζουν στοιχεία συνοχής.

Πείραμα Michelson Morley

Το πείραμα πραγματοποίησε τα περιθώρια λήψης στο συμβολόμετρο Michelson. Στο αρχικό βήμα, το πείραμα περιελάμβανε την αφαίρεση ενός καθρέφτη. Τώρα λοιπόν, ο απαιτούμενος χρόνος για να ταξιδέψει η δέσμη αυξάνεται σταδιακά. Εξαιτίας αυτού, τα κρόσσια αρχίζουν να φαίνονται θαμπά και σε ένα σημείο τελικά μειώνουν αυτή την ιδιότητα. Αυτό είναι γνωστό ως χωρική συνοχή.

Πείραμα Young

Γνωστό και ως πείραμα διπλής σχισμής, η βασική αρχή εδώ είναι η αύξηση της απόστασης μεταξύ των δύο σχισμών. Για άλλη μια φορά, η συνοχή αρχίζει να εμφανίζεται καθώς η απόσταση αυξάνεται και τα κρόσσια εξαφανίζονται.

Και από τα δύο πειράματα, παρατηρήθηκε ότι αυξάνοντας την απόσταση, τα κρόσσια αρχίζουν να εξαφανίζονται. Ως εκ τούτου, ορίστηκε και κατέληξε η έννοια της χωρικής συνοχής.

Εφαρμογές χωρικής συνοχής

Μερικές από τις κύριες εφαρμογές της χωρικής συνοχής δίνονται παρακάτω:

• Ολογραφία:Τα ολογραφικά χρησιμοποιούνται ευρέως στην τέχνη. Αυτά βασίζονται στην έννοια των συνεκτικών υπερθέσεων πεδίων οπτικών κυμάτων.
• Μη οπτικά κυματικά πεδία:Ακριβώς όπως οι υπερθέσεις πεδίων οπτικών κυμάτων, οι συνεκτικές υπερθέσεις μη οπτικών κυματοπεδίων είναι επίσης σε μεγάλη χρήση στην κβαντική μηχανική.
• Μοντική ανάλυση:Στις πρόσφατες εξελίξεις, το συνεκτικό σήμα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των ποιοτήτων μεταφοράς σήματος. Η κακή αναλογία σήματος προς θόρυβο υποδεικνύεται από χαμηλή συνοχή, πράγμα που σημαίνει ότι η ανάλυση συχνότητας είναι ανεπαρκής.

Αυτές είναι μερικές από τις γενικές εφαρμογές της χωρικής συνοχής. Εκτός από αυτά, υπάρχουν πολλές εφαρμογές της έννοιας στις πρόσφατες τεχνολογίες.

Συσχέτιση και συνοχή

Η συνοχή, όπως γνωρίζουμε, ορίζει πώς συνδέονται δύο κύματα. Η συσχέτιση ή η διασταυρούμενη συσχέτιση ορίζει την ικανότητα να συμπεράνουμε τη φάση του δεδομένου δεύτερου κύματος με βάση το δεδομένο πρώτο κύμα.

Για παράδειγμα, θεωρήστε δύο κύματα που συσχετίζονται τέλεια μεταξύ τους κάθε φορά (αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα μονόχρωμο φως). Σε οποιοδήποτε σημείο για τα δεδομένα κύματα, η διαφορά φάσης θα είναι σταθερή. Όταν συνδυάζονται, παράγεται μια τέλεια εποικοδομητική παρεμβολή κυμάτων. Η μέτρηση της συσχέτισης σε αυτήν την κατάσταση μερικές φορές περιγράφεται επίσης ως συνάρτηση αυτοσυνοχής ή αυτοσυσχέτισης.

Συμπέρασμα

Η έννοια της χωρικής συνοχής βοηθά στον προσδιορισμό της σχέσης που δημιουργείται μεταξύ δύο κυμάτων στο χώρο. Το πείραμα διπλής σχισμής του Young μπόρεσε να αποδείξει αυτή την ιδέα με ένα πείραμα για την ανίχνευση κροσσών, στο οποίο εστιάστηκε μια δέσμη του λέιζερ. Στο τέλος, αναλύθηκε ότι μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, τα κρόσσια τελικά μειώνονται. Στον σημερινό κόσμο, η χωρική συνοχή έχει καθιερώσει τις διάφορες εφαρμογές της στην ολογραφία, την τροπική ανάλυση και τα συστήματα λέιζερ.