Val coerent

valuri - vibrații este coerente o diferență de fază constantă. Desigur, condiția nu este în fiecare punct în spațiu, doar în anumite zone. Evident, pentru a satisface definiția frecvenței de oscilație, de asemenea, prevăzută egală. Alte valuri sunt coerente numai pe o anumită regiune a spațiului, iar apoi diferența de fază este schimbat, iar această definiție mai este utilizată.

justificarea

Undele sunt considerate simplist coerente, nu are loc în practică. abstracție matematică ajută în multe ramuri ale științei: spațiu, fuziune și de cercetare astrofizice, acustica, muzica, electronica si de optica de curs.

Pentru lumea reală aplicații sunt utilizate metode simplificate, inclusiv sistem de ultima trohvolnovaya, aplicabilitate a elementelor de bază sunt prezentate mai jos. Pentru a analiza interacțiunea poate specifica, de exemplu, un model hidrodinamic sau cinetic.

Solutia ecuațiilor de valuri coerente permite de a prezice stabilitatea sistemelor care funcționează cu plasmă. Calculele teoretice arată că, uneori, amplitudinea rezultatului într-un timp scurt, crește la infinit. Aceasta înseamnă crearea unei situații cu pericol de explozie. Rezolvarea ecuației de valuri coerente, selectarea condițiilor posibile pentru a evita consecințele neplăcute.

defini

La început, vom introduce o serie de definiții:

• val de monocromatic se numește o singură frecvență. Lățimea spectrului său este zero. În grafic este singura armonica.
• Spectrul de semnal - reprezentarea grafică a amplitudinii armonicelor compuna, în care abscisa (axa X, orizontală) frecvența întârziată. Spectrul de undă sinusoidală (o undă monocromatică) devine singurul spektrinka (liniuþe verticale).
• transformări Fourier (directe și inverse) se numesc descompunerea oscilații armonice complexe în întreg plus monocromatica si invers de la spektrinok disparat.
• circuite de analiză Wave nu este efectuat pentru semnale complexe. În schimb, există o descompunere în armonici individuale sinusoidale (monocromatice) pentru fiecare relativ ușor de a face o formulă care descrie comportamentul. Atunci când se calculează pe un computer acest lucru este suficient pentru a analiza orice situație.
• Orice semnal cu spectru infinit non-periodice. Granițele sunt tăiate la limitele rezonabile înainte de analiză.
• Beam deformare numita difracție (unda) dintr-o cale dreaptă, datorită interacțiunii cu mediul de propagare. De exemplu, acesta este prezentat la depășirea obstacol în fața fantei.
• Fenomenul Interferența cunoscut sub numele de superpoziție a valurilor. din care pentru că există un model destul de bizar de benzi de lumină și umbră alternativ.
• Refracția se numește refracție a undelor de călătorie la interfața a două medii cu diferiți parametri.

Conceptul de coerență

Sovietice Enciclopedia spune că valurile de aceeași frecvență întotdeauna coerentă. Acest lucru este valabil numai pentru punctele individuale fixe în spațiu. Faza determină rezultatul adăugării de vibrații. De exemplu, valurile anti-fază de aceeași amplitudine oferă o linie dreaptă. Aceste fluctuații se anulează reciproc. Cea mai mare amplitudine de undă la în fază (diferență de fază este zero). Pe acest fapt se bazează principiul lasere, oglinzi și sistem de focalizare de fascicule de lumină, în special a primit radiații face posibilă transmiterea de date la o distanță enorm.

Conform teoriei interacțiunii oscilațiilor undelor coerente, formează un model de interferență. În începător există o întrebare: becul nu apar dungi. Pentru simplul motiv că radiația nu este aceeași frecvență, dar se află în interiorul segmentului de spectru. Și pământul, și, lățimea decente. Din cauza frecvenței undei eterogenitate aleatoare, nu prezintă lor teoretic și experimental în proprietățile pe bază și dovedite de laborator.

Acesta are o rază laser coerență. Este folosit pentru comunicarea pe distanțe lungi, cu linia de vedere, și în alte scopuri. valuri apoi se propaga în coerente spațiu și pe receptor se consolidează reciproc. Fasciculul de lumină efecte de frecvență împrăștiate pot fi deduse. Posibilitatea de a selecta condiții care radiația provenind de la sursa, dar receptorul nu înregistrează.

becuri obișnuite, de asemenea, nu funcționează la capacitate maximă. Obține o eficiență de 100% în stadiul actual al tehnicii nu este posibilă. De exemplu, lămpile cu descărcare de dispersie suferă frecvență puternică. În ceea ce privește diode emițătoare de lumină, fondatorii conceptului de nanotehnologie promisiunea de a crea elemente de bază pentru producerea de lasere semiconductoare, dar în zadar. O parte semnificativă a dezvoltării este clasificat și nu sunt disponibile pentru omul obișnuit de pe stradă.

Numai un val de valuri de calitate prezintă coerente. Acționând în mod concertat, ca o mătură așchie: unul usor de spart, combinat - matura gunoi. Proprietățile Wave - difracție, interferență și refracție - sunt caracteristice tuturor vibrațiilor. Doar înregistra efectul este dificilă din cauza caracterului aleatoriu al procesului.

valuri nu prezintă coerente de dispersie. Ele arată aceeași frecvență și la fel de prismă deviate. Toate exemplele din fizica propagării undelor sunt, de obicei pentru oscilații coerente. În practică, trebuie să se ia în considerare prezenta lățimea spectrală scăzută. Ceea ce impune în special asupra procesului de calcul. Cum rezultatul real al coerenței relative a undelor - să încerce să răspundă la numeroase cărți și publicații împrăștiate cu nume complicate! un singur răspuns nu există, este foarte dependentă de situația specifică.

pachete de val

Pentru a facilita rezolvarea unor sarcini practice, puteți introduce, de exemplu, definiția unui val de pachete. Fiecare dintre ele este defalcat în continuare în părți mai mici. Aceste subsecțiunile interacționează coerent între frecvențe similare ale unui alt pachet. O astfel de metodă de analiză este larg răspândită în inginerie de radio și electronică. În special, conceptul de spectru a fost introdus inițial pentru a da în mâinile inginerilor instrument de încredere pentru a evalua comportamentul semnal complex, în anumite cazuri. Estimată un pic de impactul fiecărei oscilații armonice asupra sistemului, atunci efectul net este adăugarea lor completă.

Prin urmare, atunci când se evaluează procesele reale care nu sunt chiar aproape de a fi coerente, este permis să rupă obiectul analizei în cele mai simple componente pentru a evalua rezultatul procesului. Calculul este simplificat prin utilizarea tehnologiei de calculator. Experimentele pe calculator arată acuratețea formulelor pentru situația actuală.

La etapa inițială a analizei presupune că pachetele cu lățime spectrală mică poate înlocui în mod condiționat oscilații armonice și, ulterior, să utilizeze directă și transformatei Fourier inverse pentru evaluare rezultat. Experimentele au arătat că variația în fază între pachetele selectate crește gradual (variază în funcție de o creștere treptată scatter). Dar pentru cele trei valuri ale diferenței se netezește treptat, în concordanță cu teoria declarat. Există unele limitări:

1. Spațiul trebuie să fie infinit și omogen (k-spațiu).
2. Amplitudinea undei nu este atenuat odată cu creșterea distanței, dar se modifică în timp.

Este dovedit faptul că într-un astfel de mediu, fiecare val gestiona pentru a ridica un spectru finit, ceea ce face posibilă în mod automat la analiza mașinii și spectrul de interacțiune al pachetului de undă rezultată lărgește. Fluctuațiile în fapt, nu sunt considerate coerente, dar sunt descrise de superpoziție, prezentate mai jos. În cazul în care w vectorul de undă (k) este determinată prin ecuația de dispersie; CE a recunoscut amplitudinea armonicilor considerate pachete; k - numărul de undă; r - spațial coordonate pentru exponent reprezentat de ecuația este rezolvată; T - timp.

timp coerență

În realitate, diverse pachete sunt coerente numai pe un singur interval. O altă discrepanță între faze devine prea mare pentru a aplica ecuația descrisă mai sus. Pentru a afișa condițiile de posibilitatea de calcule, se introduce conceptul de timp coerență.

Se crede că în faza inițială de timp, toate pachetele sunt identice. Selectate fracțiune elementară a undelor coerente. Apoi, timpul necesar este ca raportul dintre numărul Pi la lățimea spectrală a pachetului. Dacă timpul depășit coerent, în această porțiune nu poate fi utilizat pentru oscilații de adiție cu formula superpoziție - faza diferă prea mult unul de altul. Wave nu mai este coerentă.

Pachetul poate fi considerat, în cazul în care se caracterizează printr-o fază aleatoare. În acest caz, interacțiunea val merge pe diferite scheme. Apoi sunt componente Fourier cu formula declarat pentru calcule. Și luate pentru a calcula celelalte două componente sunt preluate din cele trei pachete. Acesta este un caz de coincidență cu teoria menționată mai sus. În consecință, ecuația arată dependența tuturor pachetelor. Mai precis - rezultatul plus.

Pentru rezultate optime, trebuie să pachet lățimea spectrului nu depășește numărul de pi împărțit la timpul de rezolvare a problemei suprapunerii coerente a undelor. Atunci când frecvența amplitudini armonice încep sa modifice să oscileze, pentru a obține rezultate precise este dificil. Dimpotrivă, pentru formula plus două oscilații coerente este simplificat la maxim. Amplitudinea este rădăcina pătrată a sumei armonicelor originale în pătrat ridicat și pliat cu propriul său produs dublu înmulțit cu cosinusul diferenței de fază. Pentru cantități coerente unghiul este zero, rezultatul este, așa cum sa menționat deja mai sus, se obține un maxim.

Împreună cu timpul și lungimea de coerență este folosit, termenul „lungimea unui tren“, care este analog celui de-al doilea termen. La lumina soarelui, această distanță este de un micron. Spectrul stelei noastre este foarte largă, astfel încât explică distanța slaba în cazul în care radiația este considerată a fi coerentă în sine. Pentru comparație, lungimea de evacuare a gazului a unui tren ajunge la 10 cm (mai mult de 100.000 de ori), în timp ce radiația laser menține proprietățile și distanțele kilometru.

Deoarece undele radio sunt mult mai ușor. rezonatoare de cuarț poate realiza coerența de mare val, ceea ce explică petele de pe zona de recepție de încredere zone de liniște limitrofe. O schimbare similară se manifestă în imaginea existentă pe parcursul zilei, mișcarea de nor, și de alți factori. Modificarea condițiilor de propagare a undei coerente, iar suprapunerea interferenței afectează pe deplin. În frecvențele radio de la o lungime de coerență scăzută poate depăși diametrul sistemului solar.

condițiile de adăugare depind puternic de forma frontului. Cea mai simplă problemă este rezolvată pentru un val de avion. De fapt, partea din față este de obicei sferic. Punctele sunt în fază, la suprafața sferei. Infinit îndepărtat de starea zona sursă avionul s-ar putea lua de la sine, și de a efectua alte calcule sunt dispuși să ia postulatul. Mai mică frecvență, cu atât mai ușor este de a crea condițiile pentru a efectua calculul. Pe de altă parte, sursele de lumină cu un front sferic (amintiți-vă de Soare), este dificil de a se potrivi o teorie coerentă, scrisă în manuale.