¿Puede una fuente de luz espacialmente coherente ser monocromática pero no temporalmente coherente?

Alguien me dijo que la luz monocromática puede ser temporalmente incoherente. Si combinas un montón de ondas monocromáticas desfasadas, ¿no terminas con una onda que es el promedio de cada una de ellas? ¿Quizás si la luz no es espacialmente coherente, entonces los frentes de onda podrían cruzarse sin superponerse? Puedo ver cómo eso sería temporalmente incoherente.

La luz monocromática también necesita haber estado encendida, a una amplitud constante, por un tiempo infinito, y continuar así hasta la eternidad. En la práctica, tener una fuente de luz 'monocromática' significa tener una fuente lo suficientemente monocromática (para los propósitos en cuestión) y eso siempre implica algunos compromisos.

Respuestas (1)

La incoherencia temporal significa que la luz no es "suficientemente" monocromática.

Considere el experimento de la doble rendija. Encendimos las rendijas dobles con una sola rendija estrecha --- ¿por qué? Porque aquí es donde entra en juego la coherencia espacial. Una rendija ancha se puede considerar como dos (o muchas) rendijas más estrechas combinadas. Cuando se dan dos lámparas de sodio diferentes, normalmente no esperamos que su luz interfiera y produzca algunos patrones visibles. Si una fuente puntual ideal emite luz y produce un frente de onda, tomamos dos partes de la onda en diferentes lugares, sabemos que provienen de la misma fuente y están "relacionadas" entre sí, es decir, coherentes.

Después de resolver el problema de la coherencia espacial, generalmente podemos observar el patrón, pero solo en una pequeña región cerca del centro. Aquí es donde entra en juego la coherencia temporal: en puntos alejados del centro, dos caminos son demasiado diferentes en su longitud, por lo que un camino nos da el frente de onda emitido en ese momento. t 1 y otro camino el de t 2 . La fuente puede cambiar de alguna manera entre este tiempo para que su frecuencia sea sutilmente diferente; y cuando ese "sutilmente" se convierte en "aparentemente" en el caso de que haya pasado demasiado tiempo, ya no son coherentes.

Esta es también una de las razones por las que las dos rendijas están muy cerca una de la otra: si están separadas por una distancia considerable, la región en la que se pueden observar los patrones de interferencia se vuelve demasiado estrecha. Dibuja el boceto y lo verás por geometría.

Gracias por su respuesta. Entonces, ¿es justo decir que la coherencia temporal depende de la situación? La luz perfectamente monocromática (si existiera) sería perfectamente coherente en el tiempo en todo momento. En realidad, siempre que la longitud de coherencia de la luz sea más larga de lo que necesita para su experimento, ¿la luz puede describirse como coherente?
@James Sí. Algunos láseres pueden tener longitudes de coherencia de kilómetros.