2.2. Интерференционный анализ временной когерентности
а. Монохроматический свет (одночастотный источник)
Рассмотрим любой обычный двухлучевой интерферометр. Это может быть зеркало Ллойла. изобпаженное на рис. 2. или интерферометр Майкельсона — Тваймана — Грина, показанный на рис. 3.
Рис. 3. Интерферометр Майкельсона — Тваймана-Грина с фотоэлектрическим детектором.
Пусть одно из зеркал,
движется поступательно в направлении
с постоянной скоростью. Тогда ток фотодетектора при
конечном запаздывании
и заданной частоте
равен
где
Вид кривой тока показан на рис. 4. В реальном интерферометре оптическая разность хода равна
разность фаз
время запаздывания
где с — скорость света в вакууме,
показатель преломления.
Рис. 4. Сигнал интерференции для одночастотного излучения в зависимости от оптической разности хода
для интерферометра Майкельсона-Тваймана-Грина (рис. 3).
б. Полихроматический свет (некогерентный источник)
Пусть
-энергетический спектр светового источника, отнесенный к единичному интервалу частоты
(рис. 5).
Рис. 5. Энергетический спектр некогерентного (теплового) полихроматического источника света.
Предполагается, что некогерентный источник таков, что различные частоты спектра в источнике статистически некоррелированы, так что между различными частотами невозможна интерференция в обычном смысле слова. (Случай биения между различными частотами рассматривается ниже.) При таких предположениях для каждой частоты выполняются следующие соотнощения:
и, поскольку когерентность между различными частотами отсутствует, регистрируемая интенсивность имеет вид (рис. 6)