Основные свойства оптического излучения

К основным характеристикам оптического излучения, которыми можно описывать оптическое излучение с волновых позиций, относятся: монохроматичность, когерентность и поляризованность.

1. Монохроматичность. Монохроматичным называют излучение одной длины волны или одной частоты. Излучение реальных источников представляет собой сумму монохроматичных колебаний, которые образуют спектр излучения.

Ширина спектра излучения характеризуются степенью монохроматичности, которая определяется как:

.

С точки зрения монохроматичности только лазер считается хорошим источником. Для лазера при мкм.

2. Когерентность. Реальное оптическое излучение представляет собой суперпозицию (наложение) излучений огромного количества возбужденных атомов источника излучения. Если колебания всех излучающих атомов источника протекают согласованно во времени, то излучение называется когерентным.

Когерентное излучение способны обеспечить только лазеры. Основным свойством когерентности является возможность интерференции этих колебаний, т.е. возможность как усиления излучения, так и ослабления его при сложении излучений.

Для двух монохроматичных и когерентных волн с амплитудой , и фазой и результирующая амплитуда будет равна:

.

При этом амплитуда результирующего излучения может меняться от абсолютной величины разности до абсолютной величины суммы амплитуд излучений.

Если источники некогерентны, то разность фаз меняется случайным образом и среднее значение косинуса разности стремится к нулю, а . При этом интенсивность суммарных колебаний всегда равна простой сумме интенсивности составляющих.

3. Поляризованность. Поляризованным называют излучение, которое можно представить электрическим вектором, величина и направление которого в данной точке пространства с течением времени меняются по определенному закону.

Поляризованное излучение – это излучение с некоторым преимущественным направлением колебаний вектора электрического поля.

Если при распространении волны направление колебаний вектора хаотически беспрерывно меняется, и любые его положения в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, оказываются равновероятными, то такая волна является неполяризованной. Примером является естественный свет.

Идеально поляризованным может быть только идеально монохроматическое колебание. Если излучение монохроматическое, то вектор электрического поля колеблется с некоторой постоянной частотой. В случае, если излучение можно представить в виде двух волн с взаимно перпендикулярными составляющими напряженности, то, в зависимости от разности фаз, будет иметь место линейная, эллиптическая или круговая поляризация (рис. 1.4).

При распространении двух когерентных волн возможны следующие случаи. Когда разность фаз колебаний равна 0 или p n, то имеет место линейная поляризация (рис. 1.4а). Если разность фаз , то имеет место эллиптическая поляризация (рис. 1.4б), а если , то – круговая. При этом необходимо различать правую и левую поляризацию.