Ван-Циттерта - Цернике теорема - функция когерентности излучения от пространственно
некогерентного источника с распределением интенсивности
пропорциональна волновому полю когерентного излучателя с распределением амплитуды,
повторяющим I(P). Установлена в 1934 П. Ван-Циттертом (P. van Cittert)
и в 1938 Ф. Цернике (F. Zernicke) более простым способом. Физ. содержание теоремы
состоит в том, что из-за дифракц. расплывания и перекрытия пучков излучения
возникает частичная когерентность в двух точках. В результате степень когерентности
излучения в двух точках оказывается связанной с дифракцией.
Если
- волновое поле, создаваемое в точке r квазимонохроматич. точечным источником,
расположенным в точке,
то распределение источников в объёме V, описываемое функцией ,
создаёт поле с комплексной амплитудой
Полностью пространственно
некогерентный излучатель описывается случайной функцией источника,
ср. значение к-рой
, а корреляционная функция имеет вид:
Здесь
- интенсивность источников, * означает комплексное сопряжение,
- трёхмерная дельта-функция. Из (1) и (2) следует, что пространственная функция
когерентности волнового поля выражается ф-лой
Правая часть здесь имеет
тот же вид, что и в (1), если принять
. В силу взаимности принципа представляет собой расходящуюся сферич. волну в точке,
возбуждаемую источником, находящимся в точке .
Комплексно сопряжённая величина
представляет собой поле, создаваемое в точке
сферич. волной, сходящейся в точку.Т.о.,
функция когерентности (3) совпадает с полем, создаваемым в точке источниками,
к-рые наводятся когерентной сферич. волной, сфокусированной в точку
, причём амплитуда этих источников в каждой точке пропорциональна интенсивности
исходного некогерентного источника в той же точке. Напр., для теплового излучения,
создаваемого нагретым шаром диам. D на расстоянии R от него, поперечный
радиус когерентности
имеет тот же порядок величины, что и размер фокального пятна (диска Эйри), возникающего
при фокусировке плоской волны, длина к-рой ,
линзой, имеющей диам. D и фокусное расстояние R:
Здесь - угол, под
к-рым виден источник из точки наблюдения. Отсюда следует, что поперечный радиус
когерентности возрастает по мере удаления от источника.
В. И. Татарский