In fisica, qual è la lunghezza di coerenza?
Nell'ottica, che è il ramo della fisica che si occupa della luce e delle sue proprietà, la lunghezza di coerenza (CL) è la distanza massima che un raggio di luce o un altro fenomeno elettromagnetico può percorrere pur mantenendo un determinato grado di coerenza temporale. La coerenza temporale si riferisce alla forma sinusoidale di un'onda propagante e alla capacità di prevedere dove nella sua fase un'onda sarà un momento specifico nel tempo. Se la luce è coerente, rimane in fase con se stessa. Di conseguenza, alcuni testi si riferiscono anche al tempo di coerenza, che è la lunghezza di coerenza divisa per la velocità della luce.
La lunghezza della coerenza è influenzata da molti fattori: la purezza e la potenza della luce utilizzata, la lunghezza d'onda specifica, la presenza di potenziale dispersione e diffrazione. Sebbene il termine "lunghezza di coerenza" sia utilizzato principalmente nell'ottica, molti dei concetti dell'ottica sono stati generalizzati a qualsiasi situazione che coinvolga la propagazione di onde, come onde radio, onde sonore e onde di compressione. Viene anche usato nelle discussioni sulla superconduttività, probabilmente perché gli elettroni possono anche essere visti come onde in determinate condizioni.
Un'applicazione significativa della lunghezza della coerenza è l'olografia, la registrazione e la ricreazione di immagini tridimensionali. L'olografia funziona catturando l'interazione tra due raggi laser: un raggio di riferimento e un raggio oggetto. La lunghezza di coerenza del laser utilizzato è la massima differenza di percorso che può essere consentita tra i raggi, quindi funge da limite sulla profondità dell'ologramma che può essere registrata. Per un comune laser al neon ad elio da cinque milliwatt, questo CL è limitato a circa 15,2-20,3 cm.
Un'altra applicazione della lunghezza di coerenza è nelle telecomunicazioni, la trasmissione di messaggi attraverso un segnale elettromagnetico. Qui CL è la distanza massima che un messaggio può essere inviato senza essere in qualche modo trasmesso. Per le onde radio, la lunghezza può essere approssimata dividendo la velocità della luce attraverso quel mezzo per la larghezza di banda del segnale. Interferenza, dispersione e diffrazione possono ridurre questo intervallo. Per le comunicazioni ottiche, il CL è direttamente proporzionale al quadrato della lunghezza d'onda centrale della sorgente e inversamente proporzionale all'indice di rifrazione del mezzo utilizzato e alla larghezza spettrale del segnale.