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光的相干性和光子简并度

相干性：相干波光场物理量之间的相关性质。

光的相干性和光子简并度相干条件（1）频率相同；（2）存在相互平行的偏振分量；（3）具有稳定的相位差。产生干涉的条件：描述时间相干性的等效物理量：①相干时间：②相干长度：③谱线宽度：光的时间相干性空间某点处两个不同时刻的光场有相干性的最大时间间隔，即波列持续时间。（2）大小：：光源的谱线宽度(线宽)证：E(t)=00<t<tc其它

0：光源的中心频率tEE00tc（1）相干时间:（a）场时函数:光场随时间变化的函数关系。（5）相空间体积元大小：（6）相格空间体积：一个相格所占的坐标空间体积。5、光波模式与光子状态的关系：等效。一个光波模即是一个光子态，在波矢空间中占据一个体积：一个光子态在六维相空间中占据一个相格：一个相格或一个光子态内的光子不可区分。（b）场频函数E(

)：光场随频率变换的函数关系。（场时函数的付里叶变换）（c）强频函数(光谱)：光强随频率变换的函数关系。(场频函数的模平方)（d）线宽：强频函数峰值一半所对应的两频率之差。（3）本质：反映光源的单色性。＝2-1

0I()

I00.5I02、光的空间相干性（b）大小：（a）定义：某时刻沿光传播方向两个不同地点光场有相干性的最大空间间隔，即光波列长度。（1）纵向空间相干性——相干长度c:光在真空中的速度（c）本质：反映光源单色性。

来源于波场中不同点在同一时刻光波场特性的相关性。此相干性来源于光源中不同原子发光的独立性。（3）相干性的粗略描述——相干体积相干体积Vc：若在空间体积Vc内各点的光波场具有

明显的相干性，则Vc称为相干体积。相干面积:属于同一光子态的光子是相干的，应包含在相干体积内，相格空间体积等于光源的相干体积。（2）横向空间相干性——相干面积定义：某时刻在与光传播方向垂直的平面上使任意两点光场有相干性的最大空间面积。结论：相格空间体积=一个光波模或光子态占有的空间体积=光源的相干体积。相同光子态或光波模式的光子是相干的，不同光子态或不同光波模式的光子是不相干的。3、光子简并度（1）对好的相干光源的衡量标准尽可能高的相干光强，足够大的相干面积，足够长的相干时间（或相干长度）。普通光源的缺陷：增大相干面积、相干长度与增大相干光强是矛盾的！激光光源：是把大的相干光强与好的相干性结合起来的强相干光源。（2）相干光强：是描述光的相干性的参量之一，其大小取决于具有相干性的光子数的数目或同态光子的数目。（3）光子简并度：处于同一光子状态的光子数目。用表示。（4）相干光强与光子简并度的关系：相干光

强的大小取决于光子简并度的大小，光

子简并度越大，则相干光强越大。（5）光子简并度的等效含义光子简并度=同态光子数=同一光波模式内的光子数=同一相干体积内的光子数=同一相格内的光子数。例1：求封闭腔在5000Å处的单色模密度。解：腔内单位体积中频

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