Visibilidad interferométrica

La visibilidad interferométrica (también conocida como visibilidad de interferencia y visibilidad de franja , o simplemente visibilidad cuando está en contexto) es una medida del contraste de interferencia en cualquier sistema sujeto a superposición de ondas . Los ejemplos incluyen como óptica , mecánica cuántica , ondas de agua, ondas sonoras o señales eléctricas. La visibilidad se define como la relación entre la amplitud del patrón de interferencia y la suma de las potencias de las ondas individuales. La visibilidad interferométrica proporciona una forma práctica de medir la coherencia de dos ondas (o una onda consigo misma). Una definición teórica de la coherencia viene dada por el grado de coherencia , utilizando la noción de correlación.

Generalmente, se superponen dos o más ondas y, a medida que varía la diferencia de fase entre ellas, la potencia o intensidad (probabilidad o población en mecánica cuántica ) de la onda resultante oscila, formando un patrón de interferencia. La definición puntual se puede ampliar a una función de visibilidad que varía con el tiempo o el espacio. Por ejemplo, la diferencia de fase varía en función del espacio en un experimento de doble rendija . Alternativamente, la diferencia de fase puede ser controlada manualmente por el operador, por ejemplo, ajustando una perilla vernier en un interferómetro .

En los interferómetros ópticos lineales ^{[ aclaración necesaria ]} (como el interferómetro de Mach-Zehnder , el interferómetro de Michelson y el interferómetro de Sagnac ), la interferencia se manifiesta como oscilaciones de intensidad en el tiempo o el espacio, también llamadas franjas . En estas circunstancias, la visibilidad interferométrica también se conoce como "visibilidad de Michelson" ^[1] o "visibilidad de franja". Para este tipo de interferencia, la suma de las intensidades (potencias) de las dos ondas interferentes es igual a la intensidad promedio en un dominio temporal o espacial determinado. La visibilidad se escribe como: ^[2]

${\displaystyle \nu =A/{\bar {I}},}$

en términos de la envolvente de amplitud de la intensidad oscilante y la intensidad media:

${\displaystyle A=(I_{\max}-I_{\min})/2,}$

${\displaystyle {\bar {I}}=(I_{\max}+I_{\min})/2.}$

Por lo tanto, puede reescribirse como: ^[3]

${\displaystyle \nu ={\frac {I_{\max}-I_{\min}}{I_{\max}+I_{\min}}},}$

donde I _max es la intensidad máxima de las oscilaciones y I _min la intensidad mínima de las oscilaciones.

${\displaystyle I_{max}=I_{1}+I_{2}+2*{\sqrt {I_{1}*I_{2}}}*|\gamma |,}$

${\displaystyle I_{min}=I_{1}+I_{2}-2*{\sqrt {I_{1}*I_{2}}}*|\gamma |,}$

Si los dos campos ópticos son fuentes puntuales idealmente monocromáticas (consisten en una sola longitud de onda) de la misma polarización , entonces la visibilidad prevista será

${\displaystyle \nu ={\frac {2{\sqrt {I_{1}I_{2}}}|\gamma |}{I_{1}+I_{2}}},}$

donde y indican la intensidad de la onda respectiva. indica la relación de fase del campo eléctrico original. Cualquier disimilitud entre los campos ópticos disminuirá la visibilidad con respecto a la ideal. En este sentido, la visibilidad es una medida de la coherencia entre dos campos ópticos. Una definición teórica para esto viene dada por el grado de coherencia . Esta definición de interferencia se aplica directamente a la interferencia de las ondas de agua y las señales eléctricas. ${\estilo de visualización I_{1}}$${\estilo de visualización I_{2}}$${\estilo de visualización \gamma}$

Dado que la ecuación de Schrödinger es una ecuación de onda y todos los objetos pueden considerarse ondas en mecánica cuántica , la interferencia es omnipresente. Algunos ejemplos: los condensados ​​de Bose-Einstein pueden presentar franjas de interferencia. Las poblaciones atómicas muestran interferencia en un interferómetro de Ramsey . Los fotones, átomos, electrones, neutrones y moléculas han mostrado interferencia en interferómetros de doble rendija .

• Grado de coherencia
• Interferometría
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• Lista de tipos de interferómetros
• Efecto Hong-Ou-Mandel

• Reseña de Stedman sobre el efecto Sagnac