Koherent våg

Koherenta vågor - vibrationer är en konstant fasskillnad. Naturligtvis är villkoret inte i varje punkt i rymden, i vissa områden. Uppenbarligen, för att uppfylla definitionen av oscillationsfrekvensen förutses också lika. Andra vågor är koherent endast på en viss region i rymden, och sedan fasskillnaden ändras, och denna definition används längre.

Bakgrund för

Sammanhängande vågor anses förenklat, förekommer inte i praktiken. Matematisk abstraktion hjälper många vetenskapsgrenar: utrymme, fusion och astrofysikalisk forskning, akustik, musik, elektronik och naturligtvis optik.

För verkliga tillämpningar används förenklade metoder, bland annat förra trohvolnovaya system tillämpligheten av grunderna beskrivs nedan. För att analysera interaktionen kan specificera, till exempel, en hydrodynamisk eller kinetisk modell.

Lösning av ekvationerna för koherenta vågor gör det möjligt att förutsäga stabiliteten för system som arbetar med användning plasma. Teoretiska beräkningar visar att ibland amplituden av resultatet på kort tid växer oändligt. Det innebär att skapa en potentiellt explosiv situation. Att lösa ekvationen för koherenta vågor, valet av förhållanden möjliga att undvika obehagliga konsekvenser.

definiera

Först presenterar vi ett antal definitioner:

• Monokromatisk våg kallas en enda frekvens. Bredden på dess spektrum är noll. I diagrammet är det enda övertonen.
• signalspektrumet - grafisk representation av amplituden hos övertoner komponera, varvid abskissan (X-axeln, horisontell) fördröjd frekvens. Det spektrum av en sinusvåg (en monokromatisk våg) blir den enda spektrinka (vertikala streck).
• Fourier transformationer (direkta och inverterade) kallas nedbrytning av komplexa harmoniska svängningar i monokromatisk och invers tillsats heltal från disparata spektrinok.
• Wave analys kretsar inte utförts för komplexa signaler. I stället finns det en sönderdelning till individuella sinusformade (monokromatiska) övertoner för varje relativt lätt att göra en formel som beskriver beteendet. Vid beräkning på en dator detta är tillräckligt för att analysera alla situationer.
• Alla icke-periodisk oändligt spridningssignalen. Gränser kapas till dess rimliga gränser före analys.
• Strålavböjning kallas diffraktion (våg) från en rak bana till följd av interaktion med utbredningsmediet. Till exempel, är det visat att övervinna hindret framför slitsen.
• Interferensfenomen känt som superposition av vågorna. På grund av vilka det finns ganska bisarra mönster av alternerande band av ljus och skugga.
• Brytning kallas refraktion av vågor färdas i gränssnittet mellan två medier med olika parametrar.

Begreppet samstämmighet

Sovjet Encyclopedia säger att vågor av samma frekvens alltid konsekvent. Detta gäller endast för de enskilda fasta punkter i rymden. Fas bestämmer resultatet av tillsats av vibrationer. Till exempel, de anti-fas vågor av samma amplitud ger en rak linje. Sådana fluktuationer ut varandra. Den största vågsamplituden på i-fas (fas skillnaden är noll). På detta faktum är baserad på principen av laser, spegel och fokuseringssystem ljusstrålar, särskilt mottagande strålning gör det möjligt att sända data vid en jättestor avstånd.

Enligt teorin för interaktion av svängningen koherenta vågor bildar ett interferensmönster. I nybörjare finns det en fråga: glödlampan inte verkar randig. Av den enkla anledningen att strålningen är inte samma frekvens, men ligger inom segmentet spektrumet. Och landet, och, anständigt bredd. På grund av den heterogenitet vågfrekvens slumpmässigt, inte uppvisar deras teoretiskt och experimentellt i laboratoriet baserat och beprövade egenskaper.

Den har bra sammanhållning laserstråle. Det används för kommunikation över långa avstånd med siktlinjen, och andra ändamål. Sammanhängande vågor propagerar sedan i rymden och på mottagaren förstärker varandra. Strålen av ljus som sprids frekvenseffekter kan dras av. Möjligt att välja förhållanden som strålningen kommer från källan, men mottagaren inte registrera.

Vanliga glödlampor, också, inte fungerar med full kapacitet. Uppnå 100% effektivitet i nuvarande skede av tekniken är inte möjlig. Exempelvis urladdningslampor lider stark frekvens dispersion. När det gäller lysdioder, till grundarna av begreppet nanoteknik lovar skapa grundläggande element för framställning av halvledarlasrar, men förgäves. En betydande del av utvecklingen är klassificerad och inte är tillgänglig för den vanliga människan på gatan.

Endast en sammanhängande vågor uppvisar våg kvalitet. Handlar i samförstånd, som en flisa kvast: en lätt att bryta, i kombination - sopa skräp. Vågegenskaperna - diffraktion, interferens och refraktion - är kännetecknande för alla vibrationer. Bara registrera effekten är svår på grund av slumpmässigheten i processen.

Sammanhängande vågor inte uppvisar spridning. De visar samma frekvens och lika avlänkas prisma. Alla exempel i fysiken i vågutbredning är vanligtvis för koherenta svängningar. I praktiken måste vi ta hänsyn till den nuvarande låga spektrala bredd. Vilket ställer särskilt på beräkningsprocess. Hur det verkliga resultatet av den relativa enhetlighet av vågorna - försöker besvara ett stort antal böcker och publikationer utspridda med intrikata namn! Enda svar finns inte, det är starkt beroende av den specifika situationen.

vågpaket

För att underlätta lösningen av praktiska uppgifter, kan du anger, till exempel definitionen av en våg paket. Var och en av dem bryts ned ytterligare i mindre delar. Dessa underavdelningar samverkar konsekvent mellan liknande frekvenser av ett annat paket. En sådan analysmetod är utbredd i radio och elektronik. I synnerhet begreppet spektrum ursprungligen infördes för att ge i händerna på ingenjörer pålitligt verktyg för att utvärdera den komplexa signalen beteende i vissa fall. Beräknad lite av effekterna av varje harmonisk svängning i systemet, då nettoeffekten är deras fulla tillägg.

Därför, när den bedömer de verkliga processer som inte ens nära att vara sammanhängande, är det tillåtet att bryta föremål för analys i de enklaste komponenterna för att bedöma resultatet av processen. Beräkningen förenklas med hjälp av datateknik. Dator experiment visar riktigheten av formlerna för den nuvarande situationen.

I det inledande skedet av analysen antar att paketen med liten spektralbredd kanske villkor ersätta harmoniska svängningar och därefter använda direkt och invers Fouriertransform för utvärderingen resultat. Experiment har visat att variationen i fas mellan utvalda paket ökar gradvis (varierar med en gradvis ökning scatter). Men för tre vågor av skillnaden gradvis jämnas ut, i överensstämmelse med den angivna teorin. Det finns vissa begränsningar:

1. Utrymmet bör vara oändlig och homogen (k-rymd).
2. Amplituden hos vågen inte dämpas med ökande avstånd, men förändringar över tid.

Det är bevisat att i en sådan miljö, varje våg lyckas plocka upp en ändlig spektrum, som automatiskt gör det möjligt att maskinanalys och interaktionen spektrumet för den resulterande vågpaketet breddar. Fluktuationer i själva verket inte vara sammanhängande, men beskrivs av superposition, som visas nedan. Där vågvektorn ω (k) bestäms av dispersionen ekvationen; EG erkände amplituden av övertoner som anses paket; k - vågtal; r - spatialströmställaren koordinat för exponenten representeras av ekvationen löses; t - tid.

koherenstiden

I själva verket de olika paketen är sammanhängande endast på ett enda intervall. En ytterligare skillnad mellan faserna blir för stor för att tillämpa den ovan beskrivna ekvationen. För att visa villkoren för möjligheten att beräkningarna är begreppet koherens tid införts.

Man tror att vid den initiala tidsfasen, alla paket är identiska. Vald elementär fraktion av koherenta vågor. Då den erforderliga tiden är som förhållandet mellan antalet Pi till den spektrala bredden av förpackningen. Om tiden överskridits sammanhängande, i denna del kan inte användas för överlagring formeladditions svängningar - fas skiljer sig alltför mycket från varandra. Wave är inte längre sammanhängande.

Förpackningen kan övervägas, om det kännetecknas av en slumpmässig fas. I detta fall vågen interaktionen pågår olika system. Då är Fourier-komponenter i nämnda formel för ytterligare beräkningar. Och fördes till beräkna två andra komponenterna tas från de tre paketen. Detta är ett fall av sammanträffande med teorin som nämns ovan. Följaktligen visar ekvationen beroendet av alla paket. Mer exakt - tillägget resultatet.

För bästa resultat måste du paketera bredden spektrum inte överstiger antalet pi dividerat med tiden för att lösa problemet med sammanhängande superposition av vågor. När snedstämningsfrekvens harmoniska amplituder börjar svänga, för att erhålla korrekta resultat är svårt. Omvänt, för två koherenta svängningar tillsats formel förenklas till maximum. Amplituden är kvadratroten av summan av de ursprungliga övertonerna i kvadraten restes och vikta med sin egen dubbla produkten multiplicerat med cosinus för fasskillnaden. För koherenta kvantiteter vinkeln är noll, är resultatet, såsom redan angivits ovan, ett maximum erhålles.

Tillsammans med tiden och koherenslängden används termen "längd av ett tåg", som är analog med den andra termen. För solljus, är detta avstånd en mikron. Spektrumet av vår stjärna är mycket brett, så som förklarar den magra avstånd där strålningen anses vara sammanhängande till sig själv. För jämförelse, gasurladdningen längden av ett tåg når 10 cm (mer än 100.000 gånger), medan laserstrålningen bibehåller egenskaper och avstånd avstånd.

Eftersom radiovågor är mycket lättare. Kvarts resonatorer kan uppnå hög våg enhetlighet, vilket förklarar de fläckar på tillförlitlig receptionen gränsar zoner tystnad. En liknande förändring manifesteras i den befintliga bilden av dagens lopp, moln rörelse, och andra faktorer. Föränderliga utbredningsförhållanden koherent våg, och överlagringen av interferensen påverkar full. I radiofrekvenserna vid låg koherenslängden kan överskrida diametern av solsystemet.

lägga betingelserna beror starkt på formen av framsidan. Det enklaste problem löses för en plan våg. I själva verket är den främre vanligtvis sfäriska. Punkterna är i fas vid ytan av sfären. Den oändligt långt från källområdet tillstånd planet kan ta för givet, och att genomföra ytterligare beräkningar är villiga att ta postulat. Ju lägre frekvens, desto lättare är det att skapa förutsättningar för att utföra beräkningen. Omvänt är ljuskällorna med en sfärisk front (kom ihåg solen) svårt att passa en enhetlig teori, skriven i läroböcker.