Дифракция частично когерентных полей. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Дифракция частично когерентных полей - спец. случай дифракции (в оптике, радиофизике, акустике), когда падающая волна является частично когерентной (см. Когерентность). Флуктуации падающей волны приводят к аналогичным флуктуациям дифрагированной волны и влияют на её статистич. характеристики, такие как распределение ср. интенсивности, ср. диаграмма направленности, ср. размеры дифракц. пятен в фокусах линз и т. д. Если, напр., в оптич. системе регистрируются средние по времени величины, к-рые при наличии эргодичности совпадают со средними по статистическому ансамблю, то частичная когерентность падающей волны может изменять (как уменьшать, так и увеличивать) пределы разрешения такой системы.

Осн. черты Д. ч. к. п. наглядно видны на простейшем примере дифракции случайного монохроматич. поля u₀ на отверстии S в плоском экране (рис.). Пусть ср. значение

и поле u₀ в плоскости z=0 характеризуется функцией когерентности

(

- поперечная относительно z компонента

- комплексное сопряжение). Выразив дифрагированное поле и при z>0 через и₀ в приближении Кирхгофа (см. Кирхгофа метод), для ср. интенсивности I дифрагированного поля вдали от отверстия получим:

Здесь

- длина волны,

- единичный вектор, определяющий угловое распределение

- функция пропускания отверстия, равная единице на S и нулю - вне S, и опущен медленно меняющийся коэф. пропорциональности.

В случае когерентной падающей волны, когда характерный размер отверстия а мал по сравнению с радиусом корреляции падающего поля l_К [характерным масштабом спадания

], в ф-ле (*)

, и ср. интенсивность равна

откуда видно, что угловое распределение I определяется формой отверстия S, как это имеет место при дифракции регулярной плоской волны. В противоположном предельном случае некогерентного освещения,

, можно пренебречь

по сравнению с

, тогда

где S - площадь отверстия. При этом угловое распределение I определяется функцией Г°, т. е. характером неоднородностей u₀, и не зависит от формы отверстия. Поэтому если в отверстие поместить фокусирующую линзу с фокусным расстоянием F, то характерный размер фокального пятна будет в среднем равен

, а не

, как в случае когерентного освещения. Корреляц. свойства излучения характеризуют степенью когерентности

. В случае когерентной падающей волны

= 1. Для частично когерентного освещения

, при малых l_К величина

пропорциональна фурье-преобразованию от распределения интенсивности по отверстию S (см. Ван-Циттерта - Цернике теорема).

Литература по дифракции частично когерентных полей

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.