Optik Koherens
Koherens, bir ışık alanının fazları arasındaki korelasyon derecesini farklı zamanlarda veya konumlarda ölçerek, girişimin gözlemlenip gözlemlenemeyeceğini belirlemektedir.
Tanım
Optik alanın uzayda veya zamanda farklı noktalarda kendisiyle olan istatistiksel korelasyonu olup, büyüklüğü girişim saçaklarının görünürlüğünü belirleyen korelasyon fonksiyonları ile karakterize edilmektedir.
Kapsam
Bu konu, kısmen koherent ışığın istatistiksel tanımını kapsamaktadır. Konu, spektral bant genişliği ile ilişkili ve koherens süresi ile uzunluğuyla nicelendirilen zamansal koherensi, kaynağın açısal boyutuyla ilişkili ve koherens alanıyla nicelendirilen uzamsal koherensten ayırmaktadır. Karşılıklı koherens fonksiyonunu ve karmaşık koherens derecesini, saçak görünürlüğü ile koherens derecesi arasındaki bağlantıyı ve kaynak geometrisini uzamsal koherense bağlayan van Cittert-Zernike teoremini tanıtmaktadır. Koherensi, girişim ve kırınımın gözlemlenebilirliğini ve kontrastını kontrol eden bir özellik olarak ele almaktadır.
Temel sorular
- Zamansal koherensi uzamsal koherensten ayıran nedir?
- Spektral bant genişliği ve kaynak boyutu koherensi nasıl sınırlamaktadır?
- Koherens derecesi saçak görünürlüğü ile nasıl ilişkilidir?
- Bir kaynağın geometrisi uzamsal koherensini nasıl belirlemektedir?
Anahtar kavramlar
- zamansal koherens
- uzamsal koherens
- koherens süresi
- koherens uzunluğu
- koherens alanı
- koherens derecesi
- saçak görünürlüğü
- van Cittert-Zernike teoremi
Temel kuramlar
- Karşılıklı koherens fonksiyonu ve koherens derecesi
- Alanın iki uzay-zaman noktasındaki korelasyonu karşılıklı koherens fonksiyonunu tanımlamaktadır; bunun normalize edilmiş büyüklüğü olan karmaşık koherens derecesi, ortaya çıkan girişim saçaklarının görünürlüğüne eşittir.
- Van Cittert-Zernike teoremi
- Genişletilmiş bir inkoherent kaynaktan gelen ışığın uzamsal koherensi, kaynak yoğunluk dağılımının Fourier dönüşümü ile verilmektedir; bu nedenle daha büyük veya daha uzak kaynaklar daha geniş koherens alanı sağlamaktadır.
Klinik önem
Geniş bantlı ışık kaynaklarının kısa koherens uzunluğu, düşük koherens interferometrisi ve optik koherens tomografisinde belirli doku derinliklerinden gelen yansımaları lokalize etmek için kullanılmakta, bu da göz ve diğer organların mikrometre ölçeğinde kesitsel görüntülenmesini sağlamaktadır.
Tarihçe
Koherensin modern istatistiksel kuramı, yirminci yüzyılın ortalarında, van Cittert ve Zernike'nin 1930'lardaki uzamsal koherens üzerine çalışmalarına dayanarak geliştirilmiştir. Wolf, standart hale gelen korelasyon fonksiyonlarının birleşik bir çerçevesini formüle etmiş, bu daha sonra Mandel ile kuantum alanına genişletilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Emil Wolf
- Frits Zernike
- Pieter van Cittert
İlgili konular
Temel eserler
- bornwolf1999
- mandelwolf1995
Sıkça sorulan sorular
- Koherens uzunluğu ile koherens süresi arasındaki fark nedir?
- Koherens süresi, dalganın fazının öngörülebilir kaldığı aralıktır ve koherens uzunluğu, ışığın bu sürede kat ettiği karşılık gelen mesafedir; her ikisi de kaynağın spektral bant genişliği arttıkça kısalmaktadır.
- Lazer ışığı neden bu kadar koherenttir?
- Bir lazer, tek bir moddan dar bir dalga boyu bandı yayarak uzun bir koherens uzunluğu sağlamakta ve çıktısı iyi tanımlanmış bir ışın olarak ortaya çıkarak yüksek uzamsal koherens vermektedir; bu nedenle keskin, yüksek kontrastlı girişim desenleri üretmektedir.