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相干態

作者:由 密涅瓦的貓頭鷹 發表于 攝影時間:2019-03-16

相干條件相位差是多少

先看經典常提到時間相干性和空間相干性,而物理中也都會提到光的干涉實驗,即由於某些因素導致光場的重新分佈,傳統光學中往往由干涉條紋可見度來測量,。假若兩個正弦波的相位中的相干性,普通物理中通差為常數,則這兩個波的頻率必定相同,稱這兩個波“完全相干”(干涉條紋可見度為1)。兩個“完全不相干”的波,例如

白熾燈

或太陽所發射出的光波,由於產生的干涉圖樣不穩定,無法被明顯地觀察到(可見度為0)。在這兩種極端之間,存在著“部分相干”的波(可見度介於0到1之間)。我們再來說前面提到的空間相干性和時間相干性。

時間相干性

指同一空間點不同時刻的光場的相干程度(時間相干性與源的單色性直接相關假設光源發出的波頻率在ω1-ω2的範圍內。由不同傳播路徑傳播至同一點的兩路光波具有與頻率有關的相位差。在無色散的情況下,不同頻率的光波的光程差L是一定的,而位相差等於2πL/λ。只有L=0,也就是光程差為零的時候,位相差才與波長或者說頻率沒有關係。頻率為ω1的光波的位相差與頻率為ω2的位相差之差2πL/λ1-2πL/λ2=2πLΔλ/λ^2。而頻率在此之間的光波的位相差之差在0到這個值之間。最終的光場是各頻率光各自的相干結果的非相干疊加。當2πLΔλ/λ^2遠遠大於1時,非相干疊加就會使得干涉條紋消失。)

空間相干性

指同一時刻不同空間點光場相干程度(通常由光源的有限大小產生,可以用相干面積來描述,對於鐳射來說,所有屬於同一個橫模模式的光子都是空間相干的,不屬於同一個橫模模式的光子則是不相干的),測量空間相干性的典型裝置是雙峰干涉實驗。

再看相干態的定義:將湮滅算符的本徵態定義為相干態。相干態是完全相干的量子光場態,也是最接近經典電磁場的量子態,而湮滅算符是非厄米算符,其本徵值也是複數,相應的態是非正交、超完備的,相應的態也並不構成希爾伯特空間,但它提供了一種將量子理論的運算過渡到c數函式的積分的有效方法。

相干態

標簽: 相干  相干性  頻率  可見度  光波