相干性 相干性是描述光波或其他波动之间相位关系稳定程度的物理特性。它是波动干涉现象能够发生的基础。 干涉的必要条件 ：首先，回忆“光的干涉”现象，它需要两列或多列波叠加产生稳定的强弱分布图样。要产生这种稳定图样，这些波在相遇点的相位差必须保持恒定（不随时间随机快速变化）。这种相位关系的稳定性，就是相干性。 相干性的两种基本类型 ： 时间相干性 ：关注的是 一束光波自身 在不同时刻的相位关系。它源于光源发光过程的特性。一个理想的单色光（单一频率）具有完美的时间相干性，意味着它在任意两个不同时刻的振动相位差是固定的。但实际上，所有实际光源发出的光都有一定的频率范围（即谱线宽度）。 空间相干性 ：关注的是 光波场中不同空间点 在同一时刻的相位关系。它主要与光源的尺寸有关。一个理想的点光源发出的光波具有完美的空间相干性，意味着波前上各点的相位是同步的。而一个扩展光源上不同点发出的光，其初始相位是随机的，导致其发出的光波在空间不同点的相位关联性下降。 时间相干性的深入理解——相干长度与相干时间 ： 由于实际光并非单一频率，可以将其视为许多不同频率单色波的组合。这些不同频率的波在传播过程中会逐渐“失步”。 相干时间（Δt_ c） ：定义为光波相位保持相对稳定的时间长度。在此时间内，波列看起来接近一个正弦波。 相干长度（L_ c） ：定义为相干时间内光在真空中传播的距离，即 \( L_ c = c \cdot \Delta t_ c \)（c为光速）。它代表能够发生干涉的两束光之间的最大允许光程差。在“法布里-珀罗干涉仪”或“迈克尔逊干涉仪”中，能观察到的干涉条纹清晰度就受限于光源的相干长度。 空间相干性的深入理解——横向相干宽度 ： 对于宽度为 \( b \) 的普通扩展光源（如钠灯灯丝），它在距离 \( R \) 处照亮平面上产生的光场，其空间相干性可以用 横向相干宽度 \( d_ c \) 来描述。根据理论，\( d_ c \approx \frac{\lambda R}{b} \)，其中 \( \lambda \) 是光波波长。这意味着，在该平面上，距离小于 \( d_ c \) 的两点（如双缝干涉中的两个狭缝）处的光振动是高度相干的，可以产生清晰的干涉条纹。光源尺寸 \( b \) 越大，空间相干性越差。 激光与普通光的对比 ： 普通光源 （如白炽灯、钠灯）：其发光源于大量独立原子的自发辐射，发出的光波在频率、相位和偏振方向上都是随机的，因此时间和空间相干性都很差。 激光光源 ：其发光机制是受激辐射，产生的光波具有高度一致的方向、频率和相位，因此同时具备极好的时间相干性（相干长度可达数十公里）和空间相干性，是理想的相关光源。 部分相干性 ：现实中的光场大多处于完全相干与完全不相干之间，称为部分相干光。其相干程度可以使用 相干度 （一个介于0和1之间的数）来定量描述。对部分相干光理论的研究是现代光学的重要分支。 综上所述，相干性是波动光学的一个核心概念，它定量地解释了为什么有些光能产生清晰的干涉条纹而有些不能，并且决定了光学测量、全息成像、光通信等众多技术的性能极限。