Пространственная когерентность
Понятие пространственной когерентности введено для объяснения явления интерференции (на экране) от двух разных источников (от двух точек удлиненного источника, от двух точек круглого источника и т. п.).
Так при определённом расстоянии от источников разность оптического хода будет такой, что фазы двух волн будут отличаться на π. В результате этого приходящие волны от различных частей источника в центр экрана будут уменьшать значение мощности по сравнению с максимальным, которое имело бы место, если бы все волны имели одинаковую фазу.
Пространственная когерентность — когерентность колебаний, которые совершаются в один и тот же момент времени в разных точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Фаза колебаний в какой-нибудь определённой точке пространства сохраняется только в течение времени когерентности τcoh. За это время волна распространится на расстояние lcoh = vτcoh. Таким образом колебания в точках, удалённых друг от друга на расстояниеlcoh, вдоль направления распространения волны, оказываются некогерентными. Расстояние lcoh вдоль направления распространения плоской волны на котором случайные изменения фазы колебаний достигают величины, сравнимой с π, называют длиной когерентности, или длиной цуга.
Временная когерентность
Если разность фаз двух колебаний изменяется очень медленно, то говорят, что колебания остаются когерентными в течение некоторого времени τcoh. Это время τcoh называют временем когерентности.
Можно сравнить фазы одного и того же колебания в разные моменты времени t1 и t2, разделённые интервалом τcoh. Если негармоничность колебания проявляется в беспорядочном, случайном изменении во времени его фазы, то при достаточно большомτcoh изменение фазы колебания может отклониться от гармонического закона. Это означает, что через время когерентности τcohгармоническое колебание «забывает» свою первоначальную фазу и становится некогерентным «само себе».
Для описания подобных процессов (а также процессов излучения, конечной длительности) вводят понятие цуг волн - "отрезок" монохроматической волны, конечной длины. Длительность цуга τcoh и будет временем когерентности, а длина lcoh = cτcoh - длиной когерентности (c - скорость распространения волны). По истечении одного гармонического цуга он как бы заменяется другим с той же частотой, но др. фазой.
Таким образом, монохроматические волны в физике являются весьма полезной математической абстракцией, позволяющей досконально изучить основные свойства электромагнитных волн. На практике монохроматические волны представляются в виде цугов конечной длительности по времени, представляющих собой гармонические во времени функции, ограниченные во времени и пространстве о чём говорилось выше.
Заключение
Получение лазерного луча довольно сложная теоритическая задача. Неудивительно что явление лазерного излучения было открыто совсем недавно.Чтобы понять как устроено что то сложное необходимо знать простые составные части этой системы.В этой работе заслуженно была поднята тема монохроматичности и направленности излучения лазера, ведь без понимания этих свойств невозможно понять работу лазера и процессов проходящих при излучении.