Какие волны называются когерентными

Свет, в котором фазы всех электромагнитных волн в каждой точке на линии распространения составляют прямой угол с направлением луча, называют когерентным. Такой свет, как правило, монохроматический, а наиболее распространенным его источником для практических целей является лазер.

Волновая природа света

Прежде чем вводить понятие когерентности, необходимо понять, что такое свет с точки зрения волновой теории. Свет является единственным видом электромагнитных волн, которые способен заметить человеческий глаз. Различные частоты световых волн воспринимаются людьми как цвета радуги. При этом красный цвет имеет самую большую длину волны.

Цвета принято располагать по мере уменьшения длины волны. Это выглядит так: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Затем идет невидимый ультрафиолет. Чем больше длина волны, тем ниже ее частота. Если волна имеет длину меньше, чем видимая часть спектра, то такое излучение называют инфракрасным. Белый цвет получается при одновременном наложении световых волн различной частоты друг на друга.

Когерентные волны

Белая лампочка, которая одновременно излучает множество различных частот, испускает некогерентный свет. От такого источника исходят волны, которые перекрывают и гасят друг друга, а также имеют неровный фронт распространения. Лучше всего визуализировать такой случай – это представить себе детский рисунок, состоящий из запутанных и волнистых полос.

В свою очередь, когерентные световые волны одинаковой частоты параллельны друг другу. Это означает, что они не гасятся а, наоборот, усиливаются. В результате этого когерентные волны имеют большую энергию, по сравнению с некогерентными. Такие волны напоминают детский рисунок океана, с параллельными волнистыми линиями, которые изгибаются в одних и тех же точках.

Принцип работы лазера

Лазеры являются наиболее распространенным применением когерентных световых волн в технике. На самом деле название «лазер» является аббревиатурой от фразы «усиление света посредством вынужденного излучения». При работе лазера световые волны, произведенные с его помощью, многократно отражаются внутри стеклянной камеры. Также они усиливаются дополнительной энергией в особой газовой среде (например, гелий или неон), пока они не станут когерентными и эмитируются во внешнее пространство.

Голограммы

Голографические изображения в стиле Star Trek являются другим применением когерентных световых волн. Они создаются путем разделения лазерного луча на две части. Первая половина является объектным лучом. Он направляется на объект, который сканируют, и отражается обратно на пленку или записывающую поверхность. Затем происходит взаимодействие с другой половиной – опорным пучком. Это создает интерференционную картину, которая затем записывается. Когда пленку просматривают с помощью когерентного источника света, то в пространство проецируется 3D-изображение.