53、波的相干性、偶极辐射、激光及波导相关知识解析

波的相干性、偶极辐射、激光及波导相关知识解析

1. 相关研究工作

早期R. Hanbury Brown和R.Q. Twiss等进行了一系列重要研究，如对新型恒星干涉仪在天狼星上的测试、离散射电源的视在角大小观测以及两相干光束中光子相关性的研究等。后来Silva等人基于量子方法的“彩色Hanbury Brown - Twiss效应”相关文章也可在《自然》杂志免费获取。

2. 学习目标

学习完相关内容后，需掌握以下要点：
- 解释真实波与理想化简单数学描述的波的区别。
- 阐述时间相干性、相干长度的含义及确定方法。
- 说明空间相干性的概念。
- 解释相干性在干涉实验中的作用。
- 定性说明频谱线宽与相干长度的关系。
- 解释N个完全相干波叠加时强度为每个波强度的$N^2$倍，而N个非相干波叠加时强度仅为每个波强度的N倍的原因。
- 说明上述两种情况下能量守恒是如何实现的。
- 解释为何合唱团成员若完全唱准音调会产生不良后果。
- 阐述如何用迈克尔逊干涉仪测量相干长度。
- 定性解释振荡电荷为何会发射电磁波。
- 给出复合射频天线与两个或多个狭缝的光衍射图案之间的定性关联。
- 解释为何激光的（时间和纵向）相干长度远大于如白炽灯等热光源的相干长度。
- 定性说明粒子数反转对激光工作的重要性。

3. 练习相关

3.1 建议学习概念

包括时间/纵向相干性、空间相干性、自相关函数、相关函数、相干时间、相干长度、混沌信号、相干/非相干波叠加后的强度、频率宽度、针孔、干涉仪、延迟势、偶极辐射、偶