Was ist in der Physik die Kohärenzlänge?
In der Optik, dem Zweig der Physik, der sich mit Licht und seinen Eigenschaften befasst, ist die Kohärenzlänge (CL) die maximale Entfernung, die ein Lichtstrahl oder ein anderes elektromagnetisches Phänomen zurücklegen kann, während ein bestimmtes Maß an zeitlicher Kohärenz beibehalten wird. Zeitliche Kohärenz bezieht sich auf die Sinusform einer sich ausbreitenden Welle und die Fähigkeit, vorherzusagen, wo in ihrer Phase eine Welle ein bestimmter Zeitpunkt sein wird. Wenn das Licht kohärent ist, bleibt es mit sich selbst in Phase. Einige Texte beziehen sich daher auch auf die Kohärenzzeit, dh die Kohärenzlänge geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit.
Die Kohärenzlänge wird von vielen Faktoren beeinflusst: der Reinheit und Stärke des verwendeten Lichts, der spezifischen Wellenlänge, dem Vorhandensein einer möglichen Streuung und Beugung. Obwohl der Begriff "Kohärenzlänge" hauptsächlich in der Optik verwendet wird, wurden viele der Konzepte aus der Optik auf jede Situation verallgemeinert, die die Ausbreitung von Wellen wie Funkwellen, Schallwellen und Kompressionswellen beinhaltet. Es wird auch in Diskussionen über Supraleitung verwendet, möglicherweise, weil Elektronen unter bestimmten Bedingungen auch als Wellen angesehen werden können.
Eine wichtige Anwendung der Kohärenzlänge ist die Holographie, die Aufzeichnung und Wiederherstellung dreidimensionaler Bilder. Die Holographie erfasst die Wechselwirkung zwischen zwei Laserstrahlen - einem Referenzstrahl und einem Objektstrahl. Die Kohärenzlänge des verwendeten Lasers ist die maximale Wegdifferenz, die zwischen den Strahlen zulässig ist. Sie dient daher als Grenze für die Tiefe des Hologramms, das aufgezeichnet werden kann. Für einen üblichen 5-Milliwatt-Helium-Neonlaser ist dieser CL auf etwa 15,2 bis 20,3 cm (6 bis 8 Zoll) begrenzt.
Eine weitere Anwendung der Kohärenzlänge ist in der Telekommunikation die Übertragung von Nachrichten über ein elektromagnetisches Signal. Hier ist der CL die maximale Entfernung, über die eine Nachricht gesendet werden kann, ohne dass sie irgendwie weitergeleitet wird. Für Funkwellen kann die Länge angenähert werden, indem die Lichtgeschwindigkeit durch dieses Medium durch die Bandbreite des Signals geteilt wird. Interferenz, Streuung und Beugung können diesen Bereich verringern. Für die optische Kommunikation ist die CL direkt proportional zum Quadrat der zentralen Wellenlänge der Quelle und umgekehrt proportional zum Brechungsindex des verwendeten Mediums und zur spektralen Breite des Signals.