Kohärenz (Optik)

patsystone · Anmeldungsdatum: 12.01.2005 Beiträge: 2

Hallo,

Ich studiere Chemie und muss somit auch ein Physik praktkum in folgenden Teilgebieten machen. Soweit kein doch zu einem Thema in der Optik habe ich ein Problem. Ich verstehe immer noch nicht genau was Kohaerenz bedeutet. Soweit ich es verstanden habe ist das die ueberlagerung von zwei Wellen. Es gibt oertliche und zeitliche koharenz. Wenn jemand mir da weiterhelfen kann waehre ich sehr dankbar. Ich habe schon im Gehrtzen Bergmann schaefer nachgeschlagen doch da werde ich auch nicht wirlick schlauer. Wikipedia hat auch nichts vernueftiges. Wenn mir jemand eine Erklaerung einen Link oder einen Literaturvorschlag schicken koennte waehre ich sehr Dankbar!

LG P

dachdecker2

Kohärenz ist nichts anderes als Phasengleichheit. Wenn Kohärenz vorliegt, dann verstärken sich die betreffenden Wellen maximal. Kohärenz ist eine Eigenschaft, die nur bei monochromatischen (Wellen mit gleicher Frequenz) Wellen Sinn ergibt.

Laserstrahlung weist prinzipbedingt unter anderen folgende Eigenschaften auf: monochromatisch, kohärent, polarisiert

Ich sehe keinen Sinn in "zeitlicher Kohärenz".

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

Wenn die Phasendifferenz zwischen zwei Wellen zeitlich konstant ist, so nennt man die Wellen kohärent.

Ist die Phasendifferenz zeitlich nicht konstant, so sind die Wellen inkohärent.

Grundsätzlich sind Lichtwellen inkohärent.
Daher kann man, jedenfalls direkt, keine Phasendifferenzen und Interferenzmuster bei der Überlagerung von ihnen erkennen, selbst mit Messinstrumenten.

patsystone · Anmeldungsdatum: 12.01.2005 Beiträge: 2

hallo,

mir ist klar was kohærenz so ungefæhr bedeudet, jedoch wuerde ich gerne nochmal vernueftig nachlesen.
vielen dank

LG P

Simonko_ · Gast

kohaerent heisst einfach dass etwas sich mit der zeit nicht verändert

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

@patsystone
Wenn Du es wirklich ganz genau wissen willst, dann nehme bitte die
folgende Lektüre zur Hand: Born, Wolf: Principles of Optics
In Kapitel 10 "Interference and diffraction with partially coherent light"
findest Du die von dir gesuchte Information.

@Enthalpus-Laplacus
Grundsätzlich sind Lichtwellen inkohärent? Was willst Du damit sagen?
Kennst Du Interferenzfilter? Damit kann man aus weißem Licht ein
enges Frequenzband durch Vielstrahlinterferenz an einer dünnen
Schicht herausfiltern. Bedeutet das, weißes Licht ist kohärent?

Die Kohärenz eines elektromagnetischen Wellenfeldes sagt etwas aus
über die Korrelation zwischen den Feldstärkevektoren an verschiedenen
Orten zu unterschiedlichen Zeiten. Eine Glühlampe erzeugt ein Feld
von Lichtwellen dessen Feldstärkevektoren an jedem Raumpunkt statistisch
fluktuieren, was aber nicht automatisch bedeutet, daß in diesem Wellenfeld
keine Korrelationen zwischen den elektrischen Feldstärken an unterschied-
lichen Orten existieren. Das Auftreten dieser Korrelationen ermöglicht
schließlich die Enstehung von Interferenzerscheinungen, z.B. am Doppelspalt.
Die Kohärenzlänge ist ein statistischer Schätzwert für Abstände von Raum-
punkten, für die die Schwankungen des Lichtfeldes noch korreliert sind.
Deswegen kann man die Kohärenzlänge auch als Korrelationslänge bezeichnen.
Durch die Kohärenzzeit wird statistisch abgeschätzt, wie lange die Feld-
schwankungen im selben Raumpunkt miteinander korreliert sind, d.h.
die Kohärenzzeit ist die statistische Korrelationszeit der zeitlich veränder-
lichen Feldstärke in einem Punkt.

Das Auftreten von Korrelationen im Lichtfeld einer Glühbirne oder einer
Gasentladungslampe (Hg-Damp, Na-Dampf) kann plausibel gemacht werden, wenn
man annimmt, daß von den Atomen der jeweiligen Lichtquelle Wellenzüge endlicher
Länge emittiert werden. Die durch einen einzigen Wellenzug erzeugten Feldstärke-
schwankungen sind sicher korreliert (d.h. kohärent) und geben Anlaß zu Inter-
ferenzerscheinungen während die von verschiedenen Wellenzügen herrührenden
Feldstärkeschwankungen im statistischen Mittel total unkorreliert sind.

Wenn man also für eine gegebene Lichtquelle und einen gegebenen optischen
Aufbau entscheiden will, ob gewisse Interferenzeffekte beobachtet werden
können, so muß man beurteilen, ob die erforderliche Interferenz für einen
einzelnen endlichen Wellenzug aus der Lichtquelle möglich ist.

Gruß von Bruce

Enthalpus-Laplacus · Anmeldungsdatum: 02.12.2004 Beiträge: 271 Wohnort: Bavaria

@Bruce:

mr. black

Kann man nicht einfach auch sagen,
zwei Wellenzüge sind kohärent, wenn sie die selbe Frequenz und
die selbe Ausbreitungsrichtung haben?

Wink

dachdecker2

Nein, Kohärenz liegt erst dann vor, wenn zusätzlich der Phasenwinkel aller Wellenzüge gleich ist.

Shadowmasters87 · Anmeldungsdatum: 08.10.2008 Beiträge: 1

ich wollte nochmal das thema aufgreifen:

und zwar bin ich mir bei der Definiton für kohärente und inkohärente Wellen nicht sicher.

kohärente Wellen:
-haben die Eigenschaften konstruktive oder destruktive Interferenzen zu bilden
- gleichphasig
- Phasendifferenz der Wellen ist zeitlich konstant

inkohärente Wellen:
- ungleichphasig
- Phasendifferenz der Wellen ist zeitlich nicht konstant
- Überlagerung vieler Einzelwellen, keine Interferenzmuster und Phasendifferenz erkennbar.

Stimmt das? Weiß jemand noch mehr?

Danke

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

(Kleiner Tipp am Rande: Wenn du deine Fragen in einem neuen Thread stellst, anstatt sie hinten an einen Uralt-Thread anzuhängen, dann ist es viel leichter, auf sie einzugehen und viel schwieriger, sie eventuell mal als Antwortender zu übersehen)

Deine Feststellungen treffen zu für den Fall, dass du Licht mit jeweils gleicher Wellenlänge betrachtest.

Wenn man allerdings Licht unterschiedlicher Wellenlänge überlagert, dann kann man trotzdem Interferenz bekommen, obwohl die Phase der Überlagerung an einer Stelle sich zeitlich ändert.

Denn für kohärentes Licht und damit für Interferenz ist es entscheidend, das das Licht, wörtlich gesagt, "zusammenhängt" (das ist die wörtliche Übersetzung von "kohärent"). Kohärentes Licht besteht also aus langen Wellenzügen am Stück. Damit haben die Lichtwellen, die sich einander überlagern, eine definierte Phasenbeziehung.

Inkohärentes Licht hingegen besteht aus vielen kurzen, nicht zusammenhängenden Wellenzugstückchen. Deshalb haben zwei solche einander überlagerten Lichtstrahlen inkohärenten Lichtes keine definierte Phasenbeziehung zueinander und ergeben folglich auch kein definiertes Interferenzsignal, sondern überlagern sich jeden Moment wieder anders, weil die Wellenstücke immer gleich schon wieder zu Ende sind.