unsetunset干涉条纹unsetunset
全相干光、部分相干光和非相干光在物理实践上对应于干涉条纹的描述。对于能够产生干涉条纹的光,通过干涉条纹的对比度形成了相干度的概念,全相干光条纹对比度最为明显,非相干光基本观察不到干涉条纹,而部分相干光则处于两者之间。而根据干涉条纹相干度又分为两种,一种是时间相干性,一种是空间相干性。时间相干性对应于迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer ), 原理是将一束光分为两束,并在时间上做相对延迟,然后观测干涉条纹随着延迟时间的变化。空间相干性对应着杨氏双缝实验,原理是在空间上两个不同的位置发出的光形成的干涉条纹。
unsetunset振幅和能量unsetunset
从能量和振幅的角度看,光是一种电磁波,由于光的震荡速度(可见光一个周期 10fs左右,目前的探测器探测最短时间间隔 1000000fs)非常快,这使得测量电场力和磁场力的瞬时值变得非常困难,只能测量平均值,而振幅在一段时间的平均值基本等于0。所以只能测量平方值的平均值,也就是测量能量反而更简单,即测量:
尖括号表示平均值,即测量一段时间平方值的均值,这个就是光强。对于时间上延迟一段时间 的两束光叠加在一起,则有:其中最后一项是自相关函数。即是两束光叠加的能量等于两束光能量和再加上一个相干项。当相干项为零,说明两束光正交。故,干涉项实际上对应于能量的二次项,我们可以将这个干涉项傅里叶分解,对于自相关函数得到功率谱,对于互相干函数得到交叉谱。不管是功率谱还是交叉谱,都是对于能量的频域描述,而单色光,多色光则是对应于振幅的频域描述。unsetunset统计光学unsetunset
从统计光学的角度,如果两束光相干,说明其相位在前后时间上有一定的关联性。如果光源是一个随机光源,比如热辐射,每个原子随机振动,这样在时间上没有确定的关联性,发出的光是非相干光。如果光源是周期震荡的偶极子或者电子,发出的光是相干光。如果想要破坏光的相干性,即去相干,需要采用振镜,在不同的时刻给光加一个随机相位(降低时间相干性),或者粗糙的表面(降低空间相干性)。如果想要增加光的相干性,则需要进行单色化处理(增加时间相干性),增加狭缝(增加空间相干性)。unsetunset相关函数的传输unsetunset
相关函数的传输本质上是基于振幅的传输,推导出能量的传输方程。
unsetunset模式分解(Karhunen-Loeve)unsetunset
对于非相干光,可以将其分解到一组时间上正交的基上, 投影到每个基上的系数构成了一个模式的空间分布,这个基向量构成了时间上的分布,这样每个模式之间不相干的,模式内部是相干的。为了得到更好的性质,在此基础上,选择一组特殊的正交基(正交基有很多),满足不同模式的空间分布也是互不相干的,也就是满足双正交条件,就得到 Karhumen-Loeve分解。模式分解中占有能量最大的模式称为主模,主模的能量占整个光场能量的百分比称为相干分数,相干分数可以衡量一个光中相干成分的比例。