Coerência


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Em física, coerência significa uma propriedade das ondas – ondas coerentes são capazes de interferir, pois elas possuem uma diferença de fase constante. Físicos distinguem entre dois tipos de coerência:

  • Coerência espacial (Transversal)
  • Coerência temporal (Longitudinal, espectral)

Para observar padrões de interferência, os dois tipos de coerência devem existir.

Algumas fontes de luz, como os lasers, possuem alta coerência espacial e temporal devido ao seu design. Desde alguns anos atrás, esses tipos de fontes também se tornaram disponíveis para átomos. Elas são baseadas em condensados de Bose-Einstein e são capazes de emitir ondas coerentes de onda-matéria. Entretanto, frequentemente é necessário trabalhar com fontes térmicas incoerentes para moléculas grandes. Neste caso, a função de onda de duas moléculas que saem da fonte separadas por duas regiões do bocal do forno não possuem uma relação de fase predefinida entre elas.

Coerência espacial

Cada ponto de abertura da fonte pode criar seu próprio padrão de interferência. No caso de fontes incoerentes, elas se sobrepõem sem serem influenciadas e sem uma relação de fase constante. Juntas, elas podem formar uma imagem sem contraste. Entretanto, é possível melhorar a coerência espacial pela redução real ou aparente do tamanho da abertura da fonte. O último pode ser obtido pelo aumento da distância entre a fonte e o objeto difratado.

Na próxima simulação você poderá ver a direção de propagação extrema (linhas pretas) das ondas se movendo da fonte na esquerda até o detector. Descubra como você poderia melhorar a coerência espacial:


Abertura da fonte - +
Abertura do detector - +
Distância - +

Coerência espacial

Teste seus conhecimentos!

Coerência temporal

A coerência temporal depende de quão similares são as frequências e, portanto, os comprimentos de onda. Se há uma grande diferença entre os comprimentos de onda, as ondas serão difratadas desigualmente e produzirão diferentes padrões de interferência. Estes padrões se sobrepõe e reduzem o contraste do padrão de interferência. Na direção de propagação da onda, a diferença de fase muda com o tempo, o que impossibilita um padrão estável de interferência.

 

coherence

 

  1. As ondas no canto superior esquerdo não possuem mesmo comprimento de onda ou direção de propagação. Elas são temporalmente e espacialmente incoerentes.
  2. Embora todas as ondas no canto superior direito propaguem na mesma direção, elas possuem diferentes comprimentos de onda. São temporalmente incoerentes, mas espacialmente coerentes.
  3. As ondas do canto inferior esquerdo são todas monocromáticas, ou seja, possuem mesmo comprimento de onda. Entretanto, são espacialmente incoerentes uma vez que se propagam em direções diferentes.
  4. As ondas do canto inferior direito possuem direção de propagação e comprimento de onda idênticos. Portanto, as ondas são espacialmente e temporalmente coerentes.