Брауна — Твисса эксперимент

Большой интерес к проблеме когерентности света вызвали эксперименты Хэнбери Брауна и Твисса [21], которые оказались не только трудно объяснимыми, но и совершенно неожиданными для классической теории. В своей основе экспериментальная установка Брауна и Твисса по принципу действия не отличается от рассмотренного выше двухщелевого интерферометра. Однако, [c.86]

С аналитической точки зрения введенное выше статистическое описание полностью характеризует стохастическое электромагнитное поле. На практике средние электромагнитного поля порядка п -)г т (выше второго) связаны либо с интерференционными экспериментами высшего порядка (как в звездном интерферометре Хэнбери — Брауна и Твисса), либо с экспериментами по счету фотонов [21]. [c.54]

Бозе — Эйнштейна статистика 288 Брауна — Твисса эксперимент 273 Брюстера угол 67 [c.344]

Один из способов измерения эффекта группировки или антигруппи-эовки — это схема Брауна и Твисса, показанная на рис. 1.4. Излучение, пройдя через светоделитель, попадает на два детектора. Мы можем измерить время задержки между двумя последовательными щелчками этих детекторов. Первый фотон приводит в действие детектор в одном плече схемы, а второй фотон включает детектор в другом плече. Повторяя эксперимент много раз, мы измеряем распределение времён запаздывания. [c.20]

Рис. 1.5. Корреляционная функция второго порядка как функция времени задержки т. Когда источником излучения в эксперименте Брауна и Твисса является лампа, корреляционная функция второго порядка (пунктирная

В п. 7.3.6 мы упоминали о важной модификации звездного интерферометра Майкельсона, предложенной Брауном и Твиссом. В разработанной ими системе свет от звезды фокусируют иа два фотоэлектрических детектора Р1 и Р , и информация о звезде получается путем изучения корреляции флуктуаций их выходных токов. Полный анализ характеристик такой системы должен учитывать квантовую природу фотоэффекта ) он требует также определенных знаний по электронике и поэтому выходит за рамки настоящей книги. Однако нетрудно понять принцип метода. При идеальных условиях эксперимента (отсутствие шума) ток на выходе каждого фотоэлектрического детектора пропорционален мгновенной интенсивнос-1-и 1 (/) падающего света, а флуктуация этого тока пропорциональна А/(/) = I ()—. Следовательно, в интерферометре Брауна и Твисса измеряется величина, пропорциональная 01. = <Д/1Д/а>. Простой статистический расчет показывает 1591 (см. также [60]), что Q,2 пропорционально квадрату степени когерентности и, значит, величина Q,2, так же как и дает иифор.мацию о размере звезды. [c.470]

Как мы уже видели, измерения с помощью одноатомных детекторов фотонов приводят к функции корреляции первого порядка Однако существуют и более общие корреляционные свойства полей некоторые из них связаны, например, с экспериментами, в которых регистрируются совпадения процессов поглощения фотонов в различных точках пространства и времени. Такой эксперимент выполнили, например, Хэнбери Браун и Твисс мы обсудим его несколько подробнее в последующих лекциях. [c.32]

В предыдущей лекции мы рассмотрели опыт Юнга как типичный пример интерференционных опытов, в основе которых лежит измерение корреляционной функции первого порядка. Аналогичный характер имеют все прежние интерференционные опыты. В лекции 2 мы рассмотрели некоторые новые эксперименты принципиально другого типа, а именно интерферометрические опыты Хэнбери Брауна и Твисса, в которых измерялась корреляционная функция поля второго порядка. Мы дали простой классический анализ причин появления интерференционных колец в интерферометре, когда поле возникает от двух источников с малым угловым расстоянием. Представляет интерес исследовать происхождение тех же колец методами квантовой механики. [c.55]

В течение последних нескольких лет был выполнен ряд экспериментов по исследованию световых пучков путем счета фотонов по методу совпадений. Первый из таких опытов, в котором проявилась статистическая корреляция времен регистрации фотонов, был выполнен Хэнбери Брауном и Твиссом [1, 2]. В этом эксперименте свет от источника 5 (фиг. 9) проходил через точечное отверстие Р и попадал на полупрозрачное серебряное зеркало т, которое разделяло его на два пучка. Детекторы 01 и 02 располагались симметрично относительно зеркала т. В корреляторе С фототоки детекторов перемножались, усреднялись во времени и регистрировались. По существу полупрозрачное зеркало можно рассматри- [c.57]

Вскоре после появления работы Хэнбери Брауна и Твисса аналогичные эксперименты проделали Ребка и Паунд [3], которые с помощью к0ppeляJ0pa С регистрировали задержанные по времени совпадения от счетчиков отдельных фотонов 01 и Да. При этом измерялась средняя скорость совпадений как функция времени задержки, а счетчики закреплялись симметрично относительно [c.58]

Форма функции W Ш, х) позволяет понять причины эффекта корреляции фотонов, открытого Хэнбери Брауном и Твиссом в экспериментах, описанных в лекции 8. Рассмотрим скорость счета двукратных совпадений фотонов, когда детекторы и О (см. фиг. 9) расположены точно симметрично относительно полупрозрачного зеркала и регистрируют совпадения без временной задержки. Поскольку в таком устройстве счетчики занимают по существу одно и то же положение и способны регистрировать в одно и то же время, скорость совпадений дается функцией корреляции в форме [c.146]

В середине 50-х годов были выполнены первые эксперименты, в которых играла роль корреляция интенсивностей света (т. е. четвертый момент поля или когерентность второго порядка) и которые поэтому можно отнести к квантовой оптике. Форрестер с сотр. [38] в 1955 г. наблюдал вычитание частоты света при фотоэффекте ), а Браун и Твисс [39] в следующем году обнаружили корреляцию интенсивностей света в двух точках пространства ( 4.7). Эти явления легли в основу нового направления спектроскопии [164, 165]. [c.39]

Все эти случаи мсжяо отличить (в опытах Брауна и Твисса) от случая, когда группы волн никогда не перекрываются, для которого всегда справедливо 100 + 100 = 200 фотонов. Теперь нам ясно, что для выполнения эксперимента необходимо иметь интенсивный источник света (чтобы увеличить возможность перекрытия волновых групп двух фотонов) и фотоны с узкой полосой частот [поскольку длина волновой группы равна скорости, умноженной на среднее время жизни (т. е. /Лv), и более длинным волновым группам легче перекрыться друг с другом]. [c.420]

Эксперименты по наблюдению больших флуктуаций числа фотонов были проделаны Брауном и Твиссом [82]. Они обнаружили положительную корреляцию между числами фотонов в двух когерентных пучках света ). Соответствующая установка схематически изображена на рис. 15.6. Корреляция вычислялась [c.221]

Рис. 10.8. Результаты эксперимента Брауна—Твисса, проведенного по схеме рис. 10.7 с газоразрядными лампами в качестве источника излучения зависимость числа совпадений в единицу времени от временной задержки.

Этот эксперимент, выполненный в конце пятидесятых годов Г. Хэн-бери-Брауном (Н. Hanbury Brown) и Р. Твиссом (R.Q. Twiss) с солнечным светом, был отправной точкой квантовой теории счёта фотонов, путь которой был проложен Р. Глаубером. Для понимания важной роли этого эксперимента мы отсылаем к лекциям Р. Глаубера в Лез Уше. [c.20]

Интерпретация эффекта. Хотя эксперимент Брауна — Твисса иногда называют первым экспериментом квантовой оптики, по существу эффект корреляции интенсивностей — классическое явление, не требующее для его понимания квантования поля (в отличие от эффекта корреляции фотонов при двухфотонном распаде возбужденных состояний молекул или фотонов накачки — см. главы 5, 6). Его можно наблюдать и с помощью аналоговых корреляторов. Если Ьсо- кТ, то яркость ТИ определяется формулой Релея — Джинса, не содержащей Й. Далее, уменьшение относительной величины эффекта т при увеличении Удет является проявлением общей закономерности теории вероятностей относительные флуктуации суммы д независимых случайных величин падают при увеличении д. [c.147]

Конечно, последовательная квантовая теория также описывает эксперимент Брауна — Твисса, однако наглядные фотонные представления приводят к некоторым трудностям, вызвавшим на первых порах оживленную дискуссию. Например, по Дираку фотон может интерферировать лишь сам с собой , и поэтому полупрозрачное зеркало должно расщепить его на две части. Но, как известно, фотон не может расщепиться с сохранением частоты. Мы вынуждены разрешить интерферировать двум разным фотонам при условии, что они принадлежат одной моде (что, по существу, и имеет место в случае полупрозрачного зеркала). Интересная [c.147]

Такое соотношение характерно для классической корреляции интенсивностей в эксперименте Брауна — Твисса ( 4.7) с тем лишь отличием, что здесь коррелируют разночастотные и разнонаправленные моды (так что надобность в разделительном зеркале отпадает). [c.239]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...