БСЭ1/Когерентность

[124]КОГЕРЕНТНОСТЬ, согласованность колебаний двух или нескольких источников, выражающаяся в том, что между направлениями колебаний и их фазами сохраняется постоянное соотношение. Два колебания одного периода и направления, складываясь, дают колебание того же периода с амплитудой, зависящей от амплитуд первичных колебаний и от разности их фаз. Если, напр., фазы колебаний — отличаются на 180°, т. е. одно колебание прямо противоположно другому, то результирующая амплитуда равна разности первичных амплитуд. В случае совпадения фаз колебания имеют постоянно совпадающее направление, и результирующая амплитуда равна сумме амплитуд первоначальных. Наконец, в случае промежуточного значения разности фаз результирующая амплитуда также имеет промежуточное значение. Так как энергия колебания пропорциональна квадрату амплитуды, то, следовательно, энергия результирующего колебания не является, вообще говоря, суммой энергий складывающихся колебаний, а может быть больше или меньше ее. Это явление, в силу к-рого сложение (суперпозиция) амплитуд не ведет к сложению (суперпозиции) энергий, носит название интерференции (см.) и является характерным для колебательных процессов. Таким образом, в случае сложения колебаний, разность фаз к-рых меняется с течением времени, мы будем получать изменяющийся результат, т. е. взаимное усиление колебаний будет сменяться их ослаблением и т. д. Только если разность фаз сохраняется постоянной в течение времени, достаточного для регистрации результирующего колебания, мы можем наблюдать определенную интерференционную картину. Если два когерентные колебания направлены под углом друг к другу, напр., взаимно-перпендикулярны, то сложение их при любой разности фаз дает колебание, энергия к-рого за период равна сумме энергий первоначальных колебаний. Различие в фазах двух когерентных взаимно-перпендикулярных колебаний сказывается лишь на форме результирующего колебания, которое, вообще говоря, будет эллиптическим (в частности, круговым или прямолинейным).

Понятие К. применимо и к волнам, к-рые возбуждаются когерентными источниками колебаний. Таким образом, для интерференции волн необходимо соблюдение их когерентности. Для монохроматических волн условие когерентности сохраняется неопределенно долго и, следовательно, монохроматические волны должны всегда давать устойчивую интерференционную картину. Опыт показывает, однако, что две световые волны, идущие из независимых источников, не дают интерференции и, следовательно, световые волны никогда не бывают строго монохроматичны. Осуществление когерентных немонохроматических световых волн возможно лишь искусственно: расчленяя волну, идущую из одного источника, на две или несколько (путем отражений или преломлений), мы получаем волны общего происхождения и потому когерентные между собой. Такие волны дают интерференционные картины (см. Интерференция, Френель).

Лит.: Шустер А., Введение в теоретическую оптику, Л. — М., 1935, гл. IV; Вуд Р. В., Физическая оптика, Л. — М., 1936, гл. VI.