相干长度

✍ dations ◷ 2025-07-19 06:31:39 #根据美国军用标准188引用文段的维基百科条目,电磁辐射,光学,振动和波

在物理学中,相干长度表示的是相干波(例如电磁波)保持一定的相干度(英语:degree of coherence)进行传播的距离,在全息摄影与通信工程领域是一个重要的概念。

当相干波路径间的差距小于相干长度时,可明显观测到干涉现象。相干长度越长的波,越接近完美的正弦波。若把相干波想象成一列在国庆阅兵时踏正步前进的队伍,在理想情况下,每个成员都应该同时举脚,也同时落脚。但是当队伍过长时,位于队伍后端的士兵的举脚和落脚时间不一定能够和最前领头的保持绝对一致。由此,可以定义出阅兵队伍的“相干长度”,即能够保证头尾所有士兵动作一致的队伍长度上限。如果队伍内大家同时举脚同时落脚的这段距离(范围)越长,则相干长度越长。

本条目主要讨论的是经典电磁场中的相干现象。量子力学中波函数的量子相干长度是经典相干长度在数学意义上的类比概念。

在无线电频段(radio-band)系统中,相干长度可用下式粗略计算

其中 c 表示真空中的光速,n 表示介质的折射率, Δ f {\displaystyle \Delta f} 表示波源的带宽。

在光学通信(optical communications)中,假设波源的发射光谱是一个高斯分布,则相干长度 L {\displaystyle L} 可由下式给出

其中 λ {\displaystyle \lambda } 表示波源的中心波长, n {\displaystyle n} 表示介质的折射率, Δ λ {\displaystyle \Delta \lambda } 表示波源的谱宽(英语:spectral width)。若波源光谱的半峰全宽为 Δ λ {\displaystyle \Delta \lambda } ,则 ± L {\displaystyle L} 的路径偏移将会使干涉可见度(英语:Interferometric visibility)减少到50%。

上述的表达式常用于近似计算。由于波源谱宽的定义较为含糊,相干长度的下述定义被提出:

相干长度可被迈克耳孙干涉仪测量,是干涉可见度等于 1 / e = 37 % {\displaystyle 1/e=37\%} 的自相干(self-interfering)激光的光程差。干涉可见度(或条纹可见度,“fringe visibility”)被定义为

其中 I {\displaystyle I} 表示条纹(fringe)的强度。

在长距离的传输系统中,相干长度可能会因为某些传播因素(propagation factors)而被削减,例如色散、散射和衍射。

多模(multimode)氦氖激光(英语:helium–neon laser)的相干长度一般为20厘米,而单模(singlemode)的相干长度可超过100米。一些半导体激光的相干长度可达几百米,但小型的简易半导体激光的相干长度较短(某二极管激光器的相干长度为20厘米)。谱线宽度(英语:Laser linewidth)为几千赫兹的单模纤维激光器的相干长度能大于100公里。光学频率梳(英语:frequency comb)由于梳齿之间狭窄的谱线宽,也可以达到相似的相干长度。

相关

  • 莱顿莱顿(荷兰语:Leiden, 发音 帮助·信息),土著荷兰语读作Leyden)是荷兰南荷兰省的一个城市和市镇(gemeente),拥有118,000名居民。它与乌赫斯特海斯特(Oegstgeest),莱德多普(Leiderdorp),福尔
  • 皮亚杰让·皮亚杰(法语:Jean Piaget,1896年8月9日-1980年9月16日),全名让·威廉·弗里兹·皮亚杰(法语:Jean William Fritz Piaget),瑞士人,是近代最有名的发展心理学家,同时也是哲学家。他的
  • 虐囚事件阿布格莱布监狱虐囚事件(英语:Abu Ghraib torture and prisoner abuse;阿拉伯语:فضيحة التعذيب في سجن أبو غريب‎),又称美军虐待伊拉克战俘事件、美英联
  • 小松宫彰仁亲王小松宫彰仁亲王(1846年2月11日-1903年2月26日),日本弘化三年生,宫号初为仁和寺宫,后改东伏见宫,再改小松宫,是仁孝天皇犹子,生父为伏见宫邦家亲王,日本皇族。官位元帅陆军大将大勲位功
  • 斯瓦西里语斯瓦希里语(kiswahili),属于班图语族,是非洲语言使用人数最多的语言之一(5500万多人),和阿拉伯语及豪萨语并列非洲三大语言。斯瓦希里语是坦桑尼亚、肯尼亚、乌干达的官方语言,刚果
  • 具伯·尔利具伯·尔利(Jubal Anderson Early,1816年11月3日-1894年3月2日),南北战争期间的邦联将领,为李将军的重要手下之一。1816年11月3日尔利生于维吉尼亚州的富兰克林县。1838年于佛罗里
  • 缩微文字微缩印刷,又称微小字,是一种在纸币、银行支票以及其他有价印刷品和证件上广泛使用的防伪技术。在纸币或者其他一些印刷品上的不起眼的地方,通常都会使用缩微印刷技术——一些文
  • 佳能 EOS 800D佳能 EOS 800D入门级数码单镜反光相机,佳能 EOS 800D是佳能在2017年3月推出的一款设有内置闪光灯的自动对焦及自动曝光数码单镜反光相机,它在日本市场被称作EOS Kiss X9i,在北
  • 欧根·魏德曼欧根·魏德曼(德语:Eugen Weidmann,1908年2月5日-1939年6月17日),或依法语译作欧仁·魏德曼(法语:Eugène Weidmann),系一名德国籍罪犯。他最终在法国遭断头台处决。他是法国最后一名
  • 二轮戏院二轮戏院是指电影在首轮(英语:First run (filmmaking))戏院下档后,以折扣价格放映该电影的电影院。在胶卷放映的时代,它们放映的胶卷大多来自首轮影院用过的35毫米胶卷,这些胶卷经