Visibilidade interferométrica - Interferometric visibility

A visibilidade interferométrica (também conhecida como visibilidade de interferência e visibilidade de franja ou apenas visibilidade quando no contexto) quantifica o contraste de interferência em qualquer sistema que tenha propriedades semelhantes a ondas, como óptica , mecânica quântica , ondas de água, ondas sonoras ou elétrica sinais. Geralmente, duas ou mais ondas são sobrepostas e conforme a diferença de fase entre elas varia, a potência ou intensidade (probabilidade ou população em mecânica quântica ) da onda resultante oscila, formando um padrão de interferência. A definição pontual pode ser expandida para uma função de visibilidade variando ao longo do tempo ou espaço. Por exemplo, a diferença de fase varia em função do espaço em um experimento de duas fendas . Alternativamente, a diferença de fase pode ser controlada manualmente pelo operador, por exemplo, ajustando um botão vernier em um interferômetro . A relação entre a amplitude do padrão de interferência e a soma das potências das ondas individuais é a definição de visibilidade. A visibilidade interferométrica fornece uma maneira prática de medir a coerência de duas ondas (ou uma onda consigo mesma). Uma definição teórica da coerência é dada pelo grau de coerência , usando a noção de correlação.

Visibilidade em ótica

Em interferômetros ópticos lineares (como o interferômetro de Mach-Zehnder , interferômetro de Michelson e interferômetro de Sagnac ), a interferência se manifesta como oscilações de intensidade ao longo do tempo ou espaço, também chamadas de franjas . Nessas circunstâncias, a visibilidade interferométrica também é conhecida como "visibilidade de Michelson" ou "visibilidade de franja". Para este tipo de interferência, a soma das intensidades (potências) das duas ondas interferentes é igual à intensidade média em um determinado domínio de tempo ou espaço. A visibilidade é escrita como:

${\ displaystyle \ nu = A / {\ bar {I}},}$

em termos do envelope de amplitude da intensidade oscilante e da intensidade média:

${\ displaystyle A = (I _ {\ max} -I _ {\ min}) / 2,}$

${\ displaystyle {\ bar {I}} = (I _ {\ max} + I _ {\ min}) / 2.}$

Portanto, pode ser reescrito como:

${\ displaystyle \ nu = {\ frac {I _ {\ max} -I _ {\ min}} {I _ {\ max} + I _ {\ min}}},}$

onde I _max é a intensidade máxima das oscilações e I _min a intensidade mínima das oscilações. Se os dois campos ópticos são idealmente monocromáticos (consistem em apenas um único comprimento de onda) fontes pontuais da mesma polarização , então a visibilidade prevista será

${\ displaystyle \ nu = {\ frac {2 {\ sqrt {I_ {1} I_ {2}}}} {I_ {1} + I_ {2}}},}$

onde e indicar a intensidade da respectiva onda. Qualquer diferença entre os campos ópticos diminuirá a visibilidade do ideal. Nesse sentido, a visibilidade é uma medida da coerência entre dois campos ópticos. Uma definição teórica para isso é dada pelo grau de coerência . Esta definição de interferência se aplica diretamente à interferência de ondas de água e sinais elétricos. ${\ displaystyle I_ {1}}$${\ displaystyle I_ {2}}$

Exemplos

A visibilidade em um interferômetro de Mach-Zehnder é constante.

A visibilidade nesta interferência de fenda dupla é máxima (80%) no centro.

Visibilidade em mecânica quântica

Como a equação de Schrödinger é uma equação de onda e todos os objetos podem ser considerados ondas na mecânica quântica , a interferência é onipresente. Alguns exemplos: Os condensados ​​de Bose-Einstein podem apresentar franjas de interferência. Populações atômicas mostram interferência em um interferômetro de Ramsey . Fótons, átomos, elétrons, nêutrons e moléculas exibiram interferência em interferômetros de dupla fenda .

Visibilidade na interferência de Hong – Ou – Mandel . Em grandes atrasos, os fótons não interferem. Em atrasos zero, a detecção de pares de fótons coincidentes é suprimida.

Veja também

• Grau de coerência
• Interferometria
• Interferometria óptica
• Lista de tipos de interferômetros
• Efeito Hong – Ou – Mandel

Referências

links externos

• Revisão Stedman do Efeito Sagnac