Diskussion:Kohärenz (Physik)/Archiv

Diese Seite ist ein Archiv abgeschlossener Diskussionen. Ihr Inhalt sollte daher nicht mehr verändert werden. Benutze bitte die aktuelle Diskussionsseite, auch um eine archivierte Diskussion weiterzuführen.

Um einen Abschnitt dieser Seite zu verlinken, klicke im Inhaltsverzeichnis auf den Abschnitt und kopiere dann Seitenname und Abschnittsüberschrift aus der Adresszeile deines Browsers, beispielsweise

[[Diskussion:Kohärenz (Physik)/Archiv#Thema 1]]

oder als Weblink zur Verlinkung außerhalb der Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Diskussion:Koh%C3%A4renz_(Physik)/Archiv#Thema_1

Anwendungen

Also der Absatz "Anwendungen" ist stilistisch unter aller sau. "Muss unbedingt erwähnt werden" und "dem nichts hinzuzufügen ist" oder aber auch "besonders aktuelles Gebiet für wichtige Bereiche des täglichen Lebens" sind mE alles andres als stilistisch sauber oder NPOV. (nicht signierter Beitrag von 87.155.83.52 (Diskussion | Beiträge) 22:46, 5. Mai 2009 (CEST))

Ich stimme zu. Ich sehe in dem Abschnitt insgesamt keine wirkliche Aussage. Der Überschrift Anwendung ist eigentlich auch unpassend. Kohärenz ist eine Eigenschaft und keine Technik, die man anwenden kann. Es gibt auch einen kurzen Artikel über "Kohärente Strahlung". Hierfür könnte man eine Anwendung nennen. Was zur Kohärenz in der Quantenmechanik gesagt wird, steht bereits im darauffolgenden Abschnitt (auch wenn dieser Abschnitt noch nicht besonders ausgereift ist. Hier fehlt z.B. die Erwähnung von Dekohärenz). Ich lösche den Abschnitt "Anwendungen" und erwähne die genannten Begriffe stattdessen bei "siehe auch". -- Christian Schirm 14:57, 16. Nov. 2009 (CET)

Diverses

Ich arbeite gerade an meiner Diplomarbeit im Fach Physik über Interferometrie (d.h. habe ne Menge mit Kohärenz zu tun) und eine der Sätze die mein Prof schon so oft wiederholt hat, dass sie mir in Fleisch und Blut übergegangen sind, ist "Kohärenz ist keine Eigenschaft einer Lichtquelle!"

"Unter räumlicher Kohärenz versteht man die Fähigkeit einer Lichtquelle," im Wikipediaartikel ist einfach nur falsch!

Ich würde den Artikel gerne etwas überarbeiten, bin jedoch ganz neu in der Wikipedia und hoffe dass ich das schaffe! --Geoemyda 15:25, 12. Jul. 2007 (CEST)

Du hast Recht. DIE kohärente Quelle gibt es in der Realität nicht, da immer eine endliche Ausdehnung (räumlich) und endliche Zeiten der Angeregten Zustände mitspielen. Vielleicht kann das mal jemand im Artikel klarstellen. Gruß, H.

Ich habe einen Abschnitt Kohärenz und Interferometrie eingebaut. In den restlichen Abschnitt (Interferenzfähigkeit ist ja nur ein Teilaspekt von Kohärenz, die eigentlich Informationstheoretisch definiert ist) mische ich mich aus Unwissenheit mal lieber nicht ein. Ich halte eine etwas anschaulichere Beschreibung als nur die Informationstheorie der Kohärenz mit Korrelationen etc für sinnvoll. Geoemyda 12:40, 13. Jul. 2007 (CEST)--

Ich hab in dieser Beschreibung leider nix kapiert, eine Zeichnung würde Wunder bewirken. Derzeit hilft mir dieser Bericht echt nicht (bin selber guter Student der Elektrotechniken!)

Zwei Wellen zueinander werden als kohärent bezeichnet, wenn sie sich perfekt überlappen (richtig?). Braucht nur eine Welle sich von der anderen nur um ein milliardsten Nanometer zu verschieben, um von inkohärenten Licht zu sprechen?

Danke, --Abdull 00:29, 2. Nov 2004 (CET)

Eine "Verschiebung" zwischen zwei Wellen, wenn sie konstant ist, bedeutet immer noch Kohärenz. Mit einem gegeigneten Aufbau, der die die Weglängendifferenz ausgleicht, könnte man die beiden zur Auslöschung bringen. Nicht-Kohärenz hat immer eine statistische Natur. Ich bin heute morgen nicht so in bester Erklärform, hoffentlich kommt noch jemand anders vorbei. --Pjacobi 10:14, 2. Nov 2004 (CET)

Ingenieuren bzw. Nichtphysikern wird es nicht gefallen, aber je tiefer man eindringt in die Physik, desto seltener bekommt man eine klare ja/nein-Antwort. Dein "ein Milliardstel Nanometer" ist daher kein absoluter Maßstab. Vielmehr sagt man so etwas wie: 2 Wellen sind in einem gewissen Maße kohärent, also mit einer gewissen Kohärenzlänge und einer gewissen Kohärenzzeit. Ob man dann etwas sieht (ein schönes Linienmuster) hängt dann auch vom Aufbau ab. Abstand der Spalte, Wegunterschied, Kohärenzlänge größer als Wegunterschied? ... Bedenke, es gibt auch Teilkohärenz mit mehr oder weniger scharfen Interferenzmustern! Das ist der Regelfall. Gruß, H.

Ich muss meinem Vorgänger zustimmen, der Artikel hilft mir (Physik-Laie der 13. Klasse) nicht viel weiter. Was IST denn nun diese Koheränz?... Vielleicht könnt ihr die ganze Sache noch etwas plastischer beschreiben (damit andere Physik-Laien nicht ihre Klausur verhauen, so wie ich das morgen tun werde *gggg*.....) Gruß, Helen --84.162.20.101 23:00, 26. Apr 2005 (CEST)

Ich muss leider zugeben (als Diplomand), dass wohl die komplette Kohärenzseite nicht vom Schüler erschöpfend zu verstehen sein wird! Egal wie viel Mühe die Autoren sich geben. Sorry. Trotzdem ist natürlich die Erinnerung wichtig, die einleitenden Sätze so einfach wie möglich zu gestalten. Weiter unten kommt dann der Text für echte Physiker *g* Gruß, H.

Gerade entdeckt: In der japanischen & schwedischen Wiki-Seite zur Koheränz gibt's Bilder dazu, in der englischen Wiki sogar in Farbe. Vielleicht hilft das ein bisschen.

Meiner Meinung nach sind die Bilder in der englischen WP irreführend bis falsch. Warum sind Wellen gleicher Wellenlänge in unterschiedlichen Farben dargestellt? Und warum sollen phasenverschobene, monochromatische Wellen inkohärent sein? --JunK 03:10, 16. Mai 2005 (CEST)

So, ich hoffe, ich habe ein wenig Licht in das Dunkel der Kohärenz gebracht. Ich bin mir allerdings darüber im klaren, dass es noch einiges zu tun gibt.

1. Der Autor des entsprechenden französichen Artikels der Wikipedia hat Kohärenz mit der Fähigkeit zu Interferieren gleichgesetzt. Ich habe das Gefühl, dass der Begriff im Deutschen auch häufig so verwendet wird, wobei Standardlehrbücher häufig den Aspekt der festen Phasenbeziehung in den Vordergrund stellen. Darüber kann man Streiten, denn die Kohärenzlänge hat relatig wenig mit der Phase zu tun, sondern entspricht letztlich der Länge des Wellenzuges.

2. Andererseits ist der Begriff der Interferenzfähigkeit vielleicht auch zu breit. Zwei aufeinandertreffende Wellen verstärken oder vermindert gegenseitig Ihre Amplituden (bzw. interferieren) unabhängig davon, ob sie eine feste Phasenbeziehung haben. Zwei monochromatische Wellen mit unterschiedlicher Wellenlänge (was bedeutet keine feste Phasenbeziehung) interferieren miteinander. Das Resultat der Interferrenz ist eine komplexe Welle. Interferenz ist ja letztlich das Resultat des Superpositionsprinzips, d.h. die Amplitude zweier Wellen am selben Ort addiert sich. Diese Wellenzüge sind zwar interferenzfähig aber nicht kohärent. Daher meine These:

Eine feste Phasenbeziehung ist keine Voraussetzung dafür, dass zwei Wellen überhaupt miteinander interferieren. Die Interferenz ist nur nicht beobachtbar bei sich schnell ausbreitenden akustischen oder optischen Wellen. Die Überlagerung bzw. Interferenz von Wasserwellen unterschiedlicher Phase dürfte allerdings sehr wohl ein beobachtbares Phänomen sein. Bei optischen oder akustischen Wellen kann die Interferenz nur dann beobachtet werden, wenn sie über einen längeren Zeitraum auftritt bzw. dauerhaft ist. Nur aus diesem Grunde wird die Feste Phasenbeziehung als Vorassetzung für Kohärenz herangezogen.

Daher mein Vorschlag: Zwei oder mehrere Wellen sind genau dann kohärent, wenn sie zeitlich unveränderliche Interferenzerscheinungen erzeugen können. Notwendige Voraussetzung für die Kohärenz zweier Wellen ist, dass sie eine zeitlich unveränderliche Phasendifferenz aufweisen. Was meint Ihr dazu? Gruß Kilian Klaiber

Sehr richtig, gute Darstellung. Dein "zeitlich unveränderlich" ist der Knackpunkt, der oft nicht dazugesagt wird. Man könnte sagen "stationär" oder "zeitlich konstant". Gruß, H.

Die Bilder der japanischen und schwedischen Wikipedia sind meiner Ansicht nach falsch. Die monochromatischen Wellenzüge im zweiten Bild sind kohärent, da ihre Phasenverschiebung konstant ist und sie somit zeitlich unveränderte Interferenzen erzeugen würden.

Verwechselung von Definition und Messverfahren

Auch wenn die Kohärenzzeit durch Interferenzerscheinungen gemessen wird, so ist die keine "zusätzliche" oder "hinreichende" Bedingung für Kohärenz. Verwechselt bitte nicht die Definition mit dem Messverfahren.

Einige Kommentare:

• "wobei Standardlehrbücher häufig den Aspekt der festen Phasenbeziehung in den Vordergrund stellen. Darüber kann man Streiten, denn die Kohärenzlänge hat relatig wenig mit der Phase zu tun, sondern entspricht letztlich der Länge des Wellenzuges."

Ja, die Köhärenzlänge ist gerade die Länge eines einzelnen Wellenzuges, jedoch ist das doch gerade die Aussage die die feste Phasenbeziehung macht. Die Standardbücher haben Gott sei dank nicht unrecht.

[Anmerkung: bei der Länge des Wellenzugs handelt es sich um eine Hilfvorstellung, die nur in einfachen Fällen greift. Geoemyda 12:37, 13. Jul. 2007 (CEST)--]

• "Zwei monochromatische Wellen mit unterschiedlicher Wellenlänge (was bedeutet keine feste Phasenbeziehung) ..."

Das verstehe ich nicht. Zunächst einmal gibt es im Labor keine monochromatische Welle. Selbst ein Laser hat ein gewisses Spektrum an Wellenlängen. Trotzdem gibt es eine Kohärenzlänge.

[Anmerkung: genau, die Kohärenzlänge ergibt sich ja gerade aus der Breite des Spektrums Geoemyda 12:37, 13. Jul. 2007 (CEST)--]

• "zeitlich unveränderliche Interferenzerscheinungen"

Das ist absolut korrekt und wohl auch der Knackpunkt: Das Interferenzbild ändert sich zeitlich nicht. Trotzdem, noch einmal: Interferenz ist etwas völlig anderes als Kohärenz.

Bin gerade dabei, das englische Wiki zu übersetzten, vielleicht kann jemand den Text überarbeiten. Mit den Bildern hab' ich noch ein paar Probleme.

Artikelstruktur/Abschnittdoppelungen

Als Physiklaie konnte ich einiges in dem Artikel lernen. Aber irgendwie scheint mir die Struktur sehr chaotisch, etwas zusammengewürfelt. Zwei Abschnitte über "zeitliche Kohärenz" auch noch in verschiedenen Ebenen? Eine sehr kurze Einleitung. Nicht einmal räumliche Kohärenz wird erwähnt. Danach sofort etwas sehr mathematisches. Dann wieder was allgemein verständliches... Außerdem gibt es noch die sehr kurzen Artikel Kohärenzlänge und Kohärenzzeit, die nicht mehr Information enthalten zu scheinen als dieser. Wäre super, wenn einer der davon was versteht hier mal etwas aufräumt. -- 87.187.50.143 21:47, 28. Aug. 2007 (CEST)

Überarbeitung

Ich habe hier mal den Artikel etwas umgeordnet. Bisher war der Artikel bezüglich der Überschriften ein einziges Durcheinander, was sich hoffentlich gebessert hat. Einige kleine Abschnitte habe ich gelöscht, da ich den Eindruck hatte, dass das entsprechende an anderer Stelle bereits gesagt wurde oder nicht so genau formuliert wurde. Wer bedauert, dass etwas gelöscht wurde, füge es ruhig wieder ein, jedoch bitte passend im Kontext. Der Artikel ist so natürlich noch nicht fertig und auch noch nicht wie aus einem Guss, also bitte keine Hemmungen weiter daran zu arbeiten!

-- Christian Schirm 00:30, 30. Okt. 2007 (CET)

Ich finde du hast das toll gemacht! Der Artikel liest sich hervorragend. Schön aus einem Guss!!! Gruß, H. Doch: Einen Wunsch hätte ich. Der Absatz zu Cittert-Zernike ist noch etwas "unhandlich", lange Sätze und ... ich weiß auch nicht, nicht so perfekt wie der Rest. Und da es keinen Hauptartikel dazu gibt, wäre es toll, wenn du da vielleicht noch mal was dran drehen könntest ;-) Danke!

6tes Bildchen von oben in der Tabelle

Das 6te Bildchen von oben in der Tabelle wird benutzt um zu zeigen, dass keine räumliche Kohärenz vorliegt - das ist aber meiner Meinung nach falsch. Dieser Fall ist ein Paradebeispiel für vollständige räumliche (und auch zeitliche) Kohärenz. Bei der transversalen Kohärenz (transverse spatial coherence) schaut man sich Punkte senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, bzw. auf der Wellenfront an. Auf der dort eingezeichneten Geraden ist die Phase natürlich nicht gleich, man muss für eine korrekte Betrachung aber auch Punkte auf einem Kreisring anschauen, eben Punkte, die auf einer Linie liegen, die stets senkrecht zur Ausbreitungslinie liegt (eben ein Kreisring). Dann sieht man auch, dass perfekte räumliche Phasenkohärenz vorliegt.

Im ersten Bildchen schaut man ja auch die Punkte A und B an, die auf einer Linie senkrecht zur Ausbreitungslinie liegen an. Tut man das nicht, so hat man den Fall aus Bildchen fünf vorliegen, wo keine perekte Phasenkohärenz vorliegt.

(nicht signierter Beitrag von 138.246.7.178 (Diskussion) )

Ich bin mir ebenfalls nicht so ganz sicher ob das stimmt

"Keine räumliche Kohärenz findet sich bei zu großer Nähe zu einer punktförmigen Quelle und folglich gekrümmten Wellenfronten."

Also ich sehe in meinem Interferometer sehr wohl ein sehr kontrastreiches (=hohe Kohärenz) Interferenzmuster wenn ich meine Kollimatorlinse etwas verschiebe, d.h. eine sphärische Wellenfront erzeuge. Ebenfalls habe ich maximalen Kontrast, wenn ich einen Tilt einführe, d.h. eine geneigte Wellenfront wie im Bild obendrüber.

Ich finde die Bilder sowieso etwas wenig eingängig, und bin mir auch bei anderen Bildern aus der Bilderserie nicht so ganz sicher, ob die Bilder a) mit der Realität übereinstimmen (in welchem reellen Fall habe ich den Wellenfronten wie im Bild 2?) und b) so ganz stimmen (fast alle Bilder zur räumlichen Kohärenz).

Wäre schön wenn sich der Autor dieses Absatzes dazu nochmal äußern könnte! Geoemyda 18:22, 3. Jan. 2008 (CET)

Ihr habt ja so recht, der ganze Teil über räumliche Kohärenz ist misslungen. Es geht bei räumlicher Kohärenz darum, bis zu welcher Entfernung man noch Korrelationen findet, nicht dass die Orte gleicher Phase in einer Ebene liegen müssen. --Pjacobi 19:30, 3. Jan. 2008 (CET)

naja "bis zu welcher Entfernung" trifft es auch nicht, da die räumliche Kohärenz (genauso wie die zeitliche) durchaus "wiederkehrend" sein kann (mathematisch leicht aus der Fourier-Transformation ersichtlich, eine Kammfunktion bleibt auch unter Fouriertrafo eine Kammfunktion). Ich hab Christian Schirm (der sich sonst ja sehr viel Mühe mit dem Artikel gegeben hat) einmal angemailt. Vielleicht überarbeitet er den Teil nochmal, ansonsten schlage ich vor diese irreführenden Bilder einfach komplett zu entfernen. Kohärenz bezieht sich auf eine zeitlich konstante Phasendifferenz zwischen den überlagernden Wellen, das hat mit räumlicher Lage der Wellenfronten zu einer festen Zeit nichts zu tun. Aber genau das suggerieren diese Bilder. Am ehesten könnte man das durch eine kleine Animation darstellen, aber ich habe rein technisch gesehen keine Ahnung wie man Animationen erstellt. Geoemyda 21:04, 3. Jan. 2008 (CET)

Ebenfalls naja. Wenn man entlang der Wellenfront geht, bleibt man ja auf dem Maximum der Kohärenz (bis dann die Kohärenzlänge überschritten wird), egal welche Form die Wellenfront hat. Schwer zu beschreiben ohne Bild. --Pjacobi 21:13, 3. Jan. 2008 (CET)

"Wenn man entlang der Wellenfront geht, bleibt man ja auf dem Maximum der Kohärenz (bis dann die Kohärenzlänge überschritten wird),"

kohärenzlänge ist ein Begriff der eigentlich eher im Bereich der zeitlichen Kohärenz verwendet wird. Sicher geht man bei Betrachten der isolierten räumlichen Kohärenz immer entlang der Wellenfront - deswegen hat das Bild mit den schräg einfallenden parallelen Wellen ja auch keine reine räumliche Kohärenz beschrieben. Sich die Kohärenz vorzustellen ist sowieso schwierig. Ich bin biser immer am besten mit der Vorstellung vorangekommen:

* zwei Wellen gleicher Frequenz sind immer voll kohärent, alles andere inkohärent.

* alle voll kohärenten Wellen erzeugen Interferenzmuster maximalen Kontrasts

* alle so entstanden Interferenzmuster werden inkohärent überlagert, und löschen sich teilweise gegenseitig aus (-> geringerer Kontrast -> partielle Kohärenz)

ich hatte heute abend doch zu viel langeweile, und hab den Artikel nochmal komplett überarbeitet. Verlinkungen zu Wikipedia-Artikeln (die ganzen Interferometer etc) fehlen noch. Wäre mir früher aufgefallen, dass Christian Schirm räumliche Kohärenz scheinbar mit ebenen Wellen verwechselt und sogar alles was in meinem Text-Teil richtig war, einfach falsch umgeschrieben hat, hätte ich wohl früher mal editiert..... Geoemyda 21:54, 3. Jan. 2008 (CET)

Die Animation gefällt mir ganz gut. Sie funktioniert allerdings nicht ganz richtig. Zwischendrin verschwindet das Bild immer. Kannst du das noch verbessern? -- Christian Schirm 22:49, 7. Jan. 2008 (CET)

das war gewollt - weil die Animation an der Stelle von vorne beginnt. Was wäre eine bessere Lösung? Geoemyda 09:24, 8. Jan. 2008 (CET)

Verstehe. Vieleicht in dem einen Bild den Text und den leeren Kreis eingeblendet lassen. Sonst sieht es so aus, als ist der Rechner ist zu langsam und hängt ab und zu.-- Christian Schirm 13:39, 8. Jan. 2008 (CET)

Meine Entscheidung gekräuselte oder kugelförmige Wellenfronten als nicht räumlich kohärent zu bezeichnen, basiert auf Beugungsexperimenten am Gitter. Beim Gitter verschwindet nämlich das Beugungsbild, falls kein paralleles, sondern sich kugelförmig ausbreitendes Licht auf das Gitter trifft. Die Definition der Kohärenz über die Interferenzerscheinungen würde also Licht mit gekrümmten Wellenfronten als nicht kohärent bezeichnen. Aber ich gebe jetzt zu, dass das nicht (mehr) dem allgemeinen Verständniss des Begriffs entspricht. Gerade lese ich in dem Buch "Kohärente Optik" von Lauterborn et al.:

"Der ursprüngliche Sinn des Wortes Kohärenz in der Optik bezog sich auf die Fähigkeit einer Strahlung, Interferenzerscheinungen hervorzurufen. Heute wird der Begriff der Kohärenz allgemeiner durch die Gesamtheit der Korrelationseigenschaften zwischen Größen des optischen Feldes definiert. Interferenz ist dabei das einfachste Phänomen, das Korrelation zwischen Lichtwellen enthüllt."

Fast das Gleiche findet sich auch in "Optische Kohärenz" von J.F.Vinson. Das scheint also tatsächlich akzeptiert zu sein.

Interferenz ist also eine hinreichende, aber nicht notwendige Bedingung für Kohärenz. Wenn sich hier jetzt alle einig sind, sollten wir das natürlich auch konsequent im Artikel umsetzen. Insbesondere in der Definition des Begriffs (die in der aktuellen Formulierung von mir stammt), sollte das einfließen.

Meine gezeichneten Beispiele fände ich nach wie vor zum praktischen Verständnis hilfreich. Jetzt insbesondere, wo die Interferenzfähigkeit nicht mehr als Definition taugt, wird der Begriff Kohärenz noch etwas abstrakter. Ich habe daher die Liste mit den Bildern vorläufig auf der Diskussionsseite meiner Benutzerseite platziert und werde sie versuchen an den Konsens anzupassen.

-- Christian Schirm 22:49, 7. Jan. 2008 (CET)

Räumliche und zeitliche Kohärenz sind falsch beschrieben

Hallo, ich bin durch die Diskussion der Qualitätssicherung auf diesen Artikel gestossen. Die Grundlagen der Kohärenz sind in dem Artikel noch nicht gut bzw. teilweise falsch erklärt. Insbesondere ist nie recht klar, ob von Wellenzügen mit fester Phasenbeziehung die Rede ist, oder von statistischen Verteilungen.

Licht das sich aus verschiedenen Wellenlängen zusammensetzt ist - je nach Art der Zusammensetzung - partiell kohärent oder inkohärent.

Das ist so nicht richtig. Licht, das aus verschiedenen Wellenlängen zusammengesetzt ist, kann perfekte Kohärenz aufweisen. Beispiel 1: Schwebung: Wenn ich eine Welle aus zwei Frequenzen zusammensetze, erhalte ich eine Schwebung, ein Phänomen der Kohärenz. (Voraussetzung ist natürlich wie immer, dass eine feste Phasenbeziehung zwischen den beiden Komponenten vorhanden ist). Beispiel 2: Der Extremfall des Delta-Impulses. Wenn ich Wellenzüge mit einem unendlich breiten Spektrum (alle Frequenzen mit gleicher Amplitude) überlagere, erhalte ich einen Delta-Impuls, ebenfalls ein Interferenzeffekt. Auch das im Artikel erwähnte Wiener-Chintschin-Theorem gilt IMHO nur im Falle statistisch verteilter Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen Beiträgen des Spektrums.

Die physikalische Ursache einer geringen räumlichen Kohärenz liegt in einer räumlich ausgedehnten Lichtquelle.

Dies ist nur halb richtig bzw. missverständlich. Die räumliche Ausdehung einer Lichtquelle muss nicht zwangsläufig zu geringer räumlicher Kohärenz führen. Z.B. beim Laser erhält man dann eine besonders große räumliche Kohärenz, wenn der Divergenzwinkel klein bzw. der Strahlungsdurchmesser an der engsten Stelle möglichst groß ist. Ein idealer Laser würde eine ebene Welle erzeugen (und wäre damit senkrecht zur Strahlrichtung unendlich ausgedehnt).

Weiterhin vermisse ich einen Hinweis auf den Begriff der Intensität, und den Unterschied zwischen Intensität und Feldstärken bzw. Amplituden.--Belsazar 14:07, 4. Jan. 2008 (CET)

Ob die Schwebung das das richtige Bild ist kann ich leider nicht so ganz beurteilen. Beim Deltaimpuls sehe ich zwar einen Zusammenhang zur Interferenz, aber wenig zur Kohärenz. Den Spezialfall Laser, bei dem die Sache mit der räumlichen Ausdehung nicht gilt, habe ich weiter unten erwähnt.

Ich kann übernächste Woche noch Interferenzbilder aus dem Interferometer befügen für die räumliche Kohärenz, aber ansonsten werde ich mich wohl mangels Fachkenntnis aus dem Artikel zurückziehen. Geoemyda 17:03, 4. Jan. 2008 (CET)

nachtrag: ist eine Schwebung nicht eigentlich genau KEINE Kohärenz - immerhin ist das ja kein zeitlich konstantes "Interferenzmuster" ?? Geoemyda 17:32, 4. Jan. 2008 (CET)

Also im Lauterborn "kohärente Optik" ist es so erklärt: Die relevanten Größen zur Quantifizierung der zeitlichen Kohärenz sind die Selbstkohärenzfunktion und die Kontrastfunktion. Es sind dort u.a. folgende Fälle erwähnt:

1. Monochromatisches Licht => Die Kontrastfunktion ist konstant = 1, ich habe immer perfekte Kohärenz
2. Polychromatisches Licht mit statistischer Phasenverteilung => Die Kontrastfuntion ist (ausser für t=0) immer gleich 0, das Licht ist vollkommen inkohärent
3. Quasimonochromatisches Licht (d.h. Licht mit einer schmalbandigen Frequenzverteilung) => Die Kontrastfuntion nimmt exponentiell mit der Zeit ab. In diesem Fall kann die Dekohärenzzeit über das Zeitintervall definiert werden, in dem die Kontrastfunktion auf 1/e abfällt.
4. Der Sonderfall der Zusammensetzung aus zwei Frequenzen ist auch erwähnt. Hier ist die Kontrastfunktion periodisch, d.h. es hängt von der Einstellung des Interferometers ab, ob ich eine Interferenz beobachte. Eine Dekohärenzzeit im o.g. Sinne lässt sich hier nicht angeben.

Insofern ist der Abschnitt zur zeitlichen Kohärenz tatsächlich korrekt (wenn auch auf den Spezialfall der zwei Frequenzen nicht so ganz anwendbar). Grüße--Belsazar 20:11, 4. Jan. 2008 (CET)

ich hab nochmal drei Bilder eingefügt. Die Bilder zur räumlichen und zeitlichen Kohärenz sind in Anlehnung an ein Optik-Lehrbuch gezeichnet, das ich momentan leider nicht zur Hand habe. Eventuell war es der Lipson-Tannhäuser. Das werde ich nächstes Wochenende nachsehen können, und dieses Buch in den Quellen mit eintragen. Geoemyda 13:25, 5. Jan. 2008 (CET)

Hm, es ist doch komplizierter. Glauber erarbeitete 1963 ein verallgemeinertes Konzept der Kohärenz von Feldern, welches von einer quantenmechanischen Betrachtung der Kohärenz ausgeht und auch den klassischen Grenzfall betrachtet (für diese Arbeiten erhielt er 2005 den Nobelpreis). Nach Glaubers Definition ist die Kohärenz unabhängig von der spektralen Zusammensetzung eines Wellenfeldes, nur zufällige Effekte (z.B. im Falle eines Ensembles statistisch unabhängiger Strahler) verringern die Kohärenz. Nur stationäre kohärente Zustände müssen monochromatisch sein. Auszug aus Glauber, The Quantum Theory of Optical Coherence [1]:

The fields which have been described as most coherent in optical contexts have tended to be those of the narrowest spectral bandwidth. If coherent fields in optics have necessarily been chosen as monochromatic ones, it is because that has been virtually the only means of securing appreciably correlated fields from intrinsically chaotic sources. For this reason, perhaps, there has been a natural tendency to associate the concept of coherence with monochromaticity. The association was, in fact, made an implicitly rigid one by earlier discussions[5] of optical (i.e., first-order) coherence which were applicable only to statistically stationary fields. By extending the definition of coherence to nonstationary fields we see that it places no constraint on the frequency spectrum. Coherent fields exist corresponding to eigenvalues E(rt) with arbitrary spectra. The coherence conditions restrict randomness of the fields rather than their bandwidth.

Ich würde daher im Abschnitt "zeitliche Kohärenz" den Satz über die spektrale Zusammensetzung herausnehmen, und stattdessen etwas über statistische Mischungen unkorellierter Wellenzüge schreiben.--Belsazar 13:43, 5. Jan. 2008 (CET)

das ist aber doch wieder wahnsinnig kompliziert (Glauber hat dafür ja nicht umsonst den Nobelpreis bekommen). Im realen Interferometer spielt das Spektrum eine Rolle. Ob das auf mathematisch-philisophischer Ebene jetzt vielleicht besser als statistische Mischung bezeichnet wird ... *schulterzuck* hilft doch niemanden. Die Wikipedia soll ein halbwegs allgemeinverständliches Niveau haben. Geoemyda 13:50, 5. Jan. 2008 (CET)

Aber eine statistische Mischung ist doch etwas völlig anderes als eine kohärente Überlagerung von Wellen verschiedener Frequenz. Bereits bei der Erklärung der räumlichen Kohärenz kommst Du eh nicht an diesem Thema vorbei, und in der ganzen Quantenoptik sind diese Konzepte der Kohärenz essentiell. Momentan beschreibt der Artikel bestenfalls einen Kohärenzbegriff der klassischen Optik. Glaubers Konzepte gehören IMHO in einen Artikel zur Kohärenz mit rein -kompliziert oder nicht- (soo kompliziert finde ich das Konzept einer statistischen Mischung eigentlich gar nicht).--Belsazar 14:20, 5. Jan. 2008 (CET)

mit der klassichen Optik hast du Recht. Auch die Quantenoptiker haben einen Kohärenzbegriff - aber den kenne ich nicht, da müsstest du etwas dazu schreiben. 88.76.63.191 17:42, 5. Jan. 2008 (CET)

Lassen wir die Quantenoptik für den Moment beiseite. Ich tue mich selbst im Rahmen der klassischen Optik etwas schwer mit dem Kapitel "Erklärung". Das Beispiel für Inkohärenz mit der Überlagerung / Schwebung der zwei Frequenzen wirft IMHO mehr Fragen auf als es beantwortet. Ich finde es alles andere als klar, ob dies überhaupt ein gutes Beispiel für Inkohärenz ist. Wenn ich den überlagerten Wellenzug mit einem Interferometer untersuche, und am Spiegel eine Wegdifferenz π c / (ω_1 - ω_2) (oder beliebige Vielfache davon) einstelle, habe ich eine Kontrastfunktion von 1, d.h. perfekte Kohärenz (gemäß klass. Optik). Und dass u.U. bei einer Schwebung die Intensität schwankt, hat eher mit der Mittelungszeit des Detektors, aber nichts mit Inkohärenz zu tun.

Was spricht denn dagegen, anstelle des zweifelhaften Beispiels mit der Schwebung realistische Gründe für Inkohärenz zu nennen, z.B.: Dephasing durch Stösse der Atome der Quelle, oder Dopplerverbreiterungen durch die Bewegung der Atome (weiter unten ist das ja alles ganz richtig erklärt)? Wesentlich ist in beiden Beispielen, dass es sich um statistische Effekte handelt (auf die Details muss man ja am Anfang nicht eingehen). Ggf. könnte man das auch grafisch darstellen, z.B. durch ein paar Atome, die (Fall 1) kohärente Wellenzüge emittieren, und (Fall 2) Wellenzüge mit statistischen Phasenverschiebungen. Weiterer Vorteil: Auch die räumliche Kohärenz liesse sich damit besser beschreiben.--Belsazar 00:14, 6. Jan. 2008 (CET)

Und dass u.U. bei einer Schwebung die Intensität schwankt, hat eher mit der Mittelungszeit des Detektors, aber nichts mit Inkohärenz zu tun.

Für meine bisherigen Begriffe ist genau das das Problem der Inkohärenz. Interferenzmuster erzeugen Wellen immer wenn man sie überlagert. Aber da die Frequenzen so extrem hoch sind (550nm = 10^15Hz) ist nur die mittlere Intensitäts sichtbar, und die ist eben zu 1/2 gemittelt, daher kein Kontrast => inkohärent. (Stöcker: Kohärenz: Interferenzfähigkeit von Wellenzügen, d.h., die bei der Überlagerung der auftretenden Effekte lassen sich im Zeitmittel experimentell nachweisen)

Was spricht denn dagegen realistische Gründe für Inkohärenz zu nennen,

dagegen spricht nichts. Aber ist eine Lichtquelle die ausgedehnt ist, und aus mehreren Wellenlängen zusammengesetzt ist nicht schon realistisch? (polychromatisch z.B. aufgrund von Dopplerverbreiterung - aber warum sie nicht monochromatisch ist, ist mir eigentlich relativ egal. Das Bild der Dopplerverbreiterung und der endlichen Lebensdauer gefällt mir nicht, weil sich im Bild der endlich langen Wellenzüge keine Wiederkehr der Kohärenz erklären lässt.)

Ich hab mit einer LED als Lichtquelle gearbeitet. Deren Spektrum war nunmal nicht monochromatisch, und außerdem war sie LED 0,7x0,7mm groß. begrenzte räumliche und zeitliche Kohärenz. Ohne das ich mir Gedanken mache, welche Prozesse in der LED dazu führen, dass ihr Spektrum nicht nur aus einer Linie bestht.

Geoemyda 12:08, 6. Jan. 2008 (CET)

Aber da die Frequenzen so extrem hoch sind (550nm = 10^15Hz) ist nur die mittlere Intensitäts sichtbar, und die ist eben zu 1/2 gemittelt, daher kein Kontrast => inkohärent.

Ich behaupte: Bei einer kohärenten Überlagerung aus zwei Frequenzen (Dein Schwebungsbeispiel im Artikel) hast Du bei geeigneter Einstellung des Interferometers (s.o.) einen Kontrast von 1, und Du beobachtest im Interferometer im zeitlichen Mittel wunderbare Interferenzringe. Die Ringpositionen entsprechen einer mittleren Frequenz (w1+w2)/2. Die Schwebung führt nur zu einer zeitlichen Oszillation der Intensität der Ringe, mal leuchten sie stärker, mal schwächer (wenn Du zeitlich mittelst, haben die Ringe halt eine gemittelte Intensität). Die Ringe bleiben aber immer an ihrer Position, Du hast immer Kontrast in Deinem Interferenzbild. Deshalb ist die Schwebung ein schlechtes Beispiel für Inkohärenz.--Belsazar 23:34, 6. Jan. 2008 (CET)

und ich behaupte mal das Gegenteil - außer du verwendest ein Interferometer, bei dem die zeitliche Kohärenz unwichtig ist. Beispielsweise ein Shearing-Interferometer mit differentiellem Shear.

Das Problem ist, dass die Breite der Ringe Wellenlängenabhängig ist, d.h. die Schwebung ist so, dass die hellen und dunklen Bereich abwechseln hell und dunkel werden.

Kohärenz ist nunmal definiert als konstante Phasendifferenz, und genau diesen Aspekt - was ist eine konstante Phasendifferenz - zeigt das Bild. Und im unteren Bild ist keine konstante Phasendifferenz vorhanden. Als kann es sich nicht um Kohärenz handeln. ??? Geoemyda 09:17, 7. Jan. 2008 (CET)

Du erhälst Streifen, und zwar auch in einem Michelson-Morley-Interferometer. Siehe z.B.: Abb. 10 in [2], oder Gl. 35 und Abb. 6 in [3] (ich hoffe, Du akzeptierst diese Lehrmaterialien als Quellen).--Belsazar 23:20, 7. Jan. 2008 (CET)

Wenn man Kohärenz nur über die Korrelation definiert und nicht über Interferenzphänomene (wie ich oben zitiert habe), dann sind Schwebungen in dem Sinne nicht kohärent, da die Korrelationsfunktion über unendlich lange Zeiten mittelt (nicht zu verwechseln mit dem endlichen \delta t). Die Schwebungen mitteln sich weg. Sonst wäre die Definition der Kohärenz von einem zusätzlichen Parameter abhängig. Wie geht man dann mit schnellen oder langsamen Schwebungen um? Es müssten dann auch Schwebungen von mehreren Frequenzen zugelassen werden. Die Umhüllende ist dann kein Sinus mehr sondern eine andere mehr oder weniger periodische Funktion.-- Christian Schirm 23:33, 7. Jan. 2008 (CET)

Hier muss man nun unterscheiden zwischen der einfachen Situation der Überlagerung von zwei Frequenzen, und der Überlagerung unendlich vieler Frequenzen, d.h. polychromatischem Licht. Bei der Überlagerung von zwei Frequenzen (Schwebung) mittelt sich der Kontrast nicht weg (die Kontrastfunktion in Lauterborn, Gl. 4.26 bzw. Abb. 4.7 [4] ist durch Integration über ein unendliches Zeitintervall gerechnet). D.h. die Überlagerung von 2 (oder n mit n<unendlich) Frequenzen ist kohärent. Inkohärenz ergibt sich in diesem Fall nur durch statistische Einflüsse. Wenn allerdings n sehr groß, bzw. unendlich wird, lässt sich die kohärente Überlagerung nicht mehr von einer statistischen Überlagerung unterscheiden. Insofern muss man polychromatisches Licht als inkohärent bezeichnen. Für das im Artikel erwähnte Beispiel der Schwebung (Überlagerung aus 2 Frequenzen) trifft das aber nicht zu.--Belsazar 00:10, 8. Jan. 2008 (CET)

Oh je. Du hast natürlich erstmal recht.

Zwei Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen (zwei delta-peaks im Frequenzraum) ergeben natürlich eine Kohärenzfunktion, die Sinus-förmig variiert, mit einer bestimmten endlichen Kohärenzlänge und unendlich oft periodisch wiederkehrender Kohärenz.

Das heißt aber, das die konstante Phasendifferenz irgendwie nciht so ganz als Definition taugt. Geoemyda 09:28, 8. Jan. 2008 (CET)

In der Tat. Ein kurioser Fall. -- Christian Schirm 00:53, 8. Jan. 2008 (CET)

Manchmal dauert es ne Weile bis sich das ganze setzt.

Du erhälst Streifen, und zwar auch in einem Michelson-Morley-Interferometer.

Natürlich - aber das hat nichts mit dem Bild zu tun! In dem Interferometer überlagere ich ja auch nicht Welle1 mit Welle2 sondern eine Kopie von Welle1 UND Welle2 mit der ursprünglichen Überlagerung von Welle1 und Welle2. Und während Welle1 und Welle2 vollständig inkohärent sind, sind Welle1 und Kopie von Welle1 natürlich vollständig kohärent. Daher - je nach Weglängenunterschied - Kontrast=1 möglich.

Das Bild der Phasendifferenz beschreibt aber eine andere Situation (eher die ursprüngliche mathematische Situation der Korrelation) und ist daher richtig. Geoemyda 10:01, 11. Jan. 2008 (CET)

Du sagst, dass ich bei der Untersuchung eines Wellenfeldes, das aus einer Überlagerung von zwei Wellen besteht, mit einem Interferometer ein Interferenzmuster beobachten kann, und das Wellenfeld ist dennoch inkohärent? Sorry, ich versteh's nicht. Mal anders gefragt: Was ist Deiner Meinung nach ein präzises Kriterium für Kohärenz (ich würde ja jede nachvollziehbare experimentelle oder mathematische Definition akzeptieren)? Die Kontrastfunktion (K > 0) ist es ja anscheinend nicht...--Belsazar 22:52, 31. Jan. 2008 (CET)

Hallo Belsazar. Eine Lichtquelle die Licht zweier verschiedener Wellenlängen aussendet ist zu sich selbst zeitlich partiell kohärent und damit ist das Licht interferenzfähig, wenn das Interferometer passt. Zwei Lichtquellen, die jeweils Licht einer (unterschiedlichen) Wellenlänge aussenden sind nicht kohärent zu einander. Ein Kriterium für KohärenZ? Per Definition: Interferenzen sichtbar. Aber da man ein Interfereomter auf tausend verschiedene Arten aufbauen kann, ist sicher nicht in allen Fällen ein Interferenzmuster sichtbar. Das ist das, was der begriff "partielle" Kohärenz beschreibt. Kohärenz ist keine Frage von "ja" oder "nein", sondern von "wie stark" und "unter welchen Bedingungen". -- Geoemyda 13:04, 25. Feb. 2008 (CET)

Kohärenz in der Physik <-> Kohärenz in der (klassichen) Optik

Könnten wir uns eigentlich darauf einigen im Teil 1 nicht auf die speziellen Sonderfälle der Optik einzugehen? Kohärenz ist eine Eigenschaft von Wellen im allgemeinen physikalischen (oder mathematischen) Sinn und hat zunächst nichts mit Optik zu tun. Wenn der Artikel Klarheit über den komplizierten Begriff verschaffen soll, dann indem man sich zunächst auf das Wesentliche konzentriert und nicht auf Erzeugung usw. eingeht. Und das Wesentliche ist hier der Unterschied zwischen kohärenten und inkohärenten Wellen. Daher habe ich auch diese Beispielbilder entworfen die einfach nur Wellen in Reinstform zeigen (wenn sie auch nicht korrekt waren). Ich selbst arbeite übrigens mit interferierenden Elektronenwellen in Nanostrukturen und denke nicht nur an optische Interferometer und Lichtquellen wenn ich an Kohärenz denke. -- Christian Schirm 00:53, 8. Jan. 2008 (CET)

grundsätzlich ja. Allerdings ist unterm Stichwort "Kohärenz" auch ein Artikel über Kohärenz in der Physik: in der digitalen Signalanalyse die Kohärenzfunktion zur Beurteilung der Qualität der Analyseergebnisse, siehe Kohärenz (Signalanalyse) hinterlegt. Auf Optik und Interferenz muss der Artikel also bezogen bleiben. Nicht jedoch auf optische Wellen im Wellenlängenbereich 100-2000nm.

kann man räumliche Kohärenz in "Reinform" darstellen? Die feste Phasendifferenz bezieht sich - so scheint es mir - mehr auf zeitliche als auf räumliche Kohärenz. Ich stelle mir räumliche Kohärenz immer aus Auslöschung eines aufgrund zeitlicher Kohärenz vorhandenen Interferenzmusters aufgrund des Winkelspektrums (unterschiedliche Lage der Interferenzmaxima) vor. Geht das auf einer allgemeinere Ebene? Geoemyda 09:07, 8. Jan. 2008 (CET)

In der Optik ist die Kohärenz vielleicht schon besonders wichtig. Aber der Begriff Kohärenz ist abstrakt auf jegliche Wellen bezogen und nicht nur auf Elektromagnetismus. Eher würde ich einen weiteren Artikel Kohärenz (Optik) ergänzen. Aber ungern, da Kohärenz wie gesagt in der Optik am bedeutendsten ist. Aber unter Kohärenz (Physik) schlagen vielleicht besonders viele Tontechniker nach, die sich mit der Beschallung von Konzertsälen beschäftigen (ich erinnere an das Drama mit der Tonanlage in der neu gebauten Reichstagskuppel) oder Leute, die Meereswellen (Kaventsmänner usw.) erforschen. Oder Seismologen, die die Kohärenz von Erdbebenwellen verstehen müssen (zusätzlich zu der Kohärenz der Signalanalyse). Oder Leute aus in meinem Fachgebiet die verstehen wollen, warum manche Elektronenwellen Leitwertfluktuationen zeigen, und andere nicht.

Ich glaube du denkst zu viel als Optische-Interferometer-Physikerin. Das merkt z.B. an deiner Formulierung "Zwei isolierte Wellen sind kohärent...". Für mich sind zwei Wellen schon ein Sonderfall der mir nicht so viel nützt um Elektronenwelleninterferenzen im Allgemeinen verstehen, oder einem Tontechniker nicht um die Resonanzkatastrophe der Reichstagskuppel zu verstehen. Daher gefällt es mir eigentlich nicht, das du meine Ordnung der Überschriften mit z.B. Kohärenz in der Optik wieder geändert hast.

Die Phasenbeziehung ist natürlich wie du sagst immer eine zeitliche, da die Mittelwertbildung $\left\langle E_{1}E_{2}^{*}\right\rangle$ immer ein Zeitintegral darstellt. Das gilt auch für die Korrelation zwischen zwei räumlich getrennten Punkten, also bei räumlicher Kohärenz. Ich denke das muss auf einer allgemeineren Ebene formuliert werden. Das ist natürlich schwierig, aber notwendig um den Begriff zu erklären. -- Christian Schirm 10:48, 8. Jan. 2008 (CET)

Ich denke du hast mit allem Recht das du schreibst. Nur kann ich den Text in diese Richtung leider nicht umarbeiten.

Spielt die Unterschiedung von räumlicher und zeitlicher Kohärenz in den anderen Bereichen der Physik außer der klassischen Optik auch eine Rolle? Geoemyda 16:10, 11. Jan. 2008 (CET)

Ich weiß nicht, ob die Begriffe auch sonst so häufige Verwendung finden wie in der Optik. Sie sollten eigentlich bei allen Arten von Wellen gleichermaßen wichtig sein, wenn man die Eigenschaft der Kohärenz anschaulich verstehen will. -- Christian Schirm 18:47, 11. Jan. 2008 (CET)

Zwischenüberschrift zum leichteren Editieren

Glasfaserbilder: Ich finde die Glasfaserbilder eine gute Idee zur Veranschaulichung, aber m.E. ist Zeitlich.gif falsch. Die Glasfasern müssten unterschiedlich lang sein, und ihre Öffnungen an derselben Stelle habe. Das ist doch genau die Definition der zeitlichen Kohärenz. --Pjacobi 16:24, 11. Jan. 2008 (CET)

Ist mir auch aufgefallen. Es gibt den Begriff transversal räumliche Kohärenz für die "normale" räumliche Kohärenz, entsprechend wäre das die longitudinal räumliche Kohärenz. Letztere ist theoretisch nicht völlig gleichzusetzen mit der zeitlichen, z.B. wenn sich zwei Wellen überlagern, die aus unterschiedlichen Richtungen kommen, dann ist ja nicht mehr eindeutig, aus welcher Richtung "die Zukunft" herkommt. Anschaulich sind die Bilder aber trotzdem. -- Christian Schirm 18:39, 11. Jan. 2008 (CET)

Die Bilder sind in Anlehnung an Zeichnungen im Lipson-Tannhäuser (Seite 284). Dort ist die zeitliche Kohärenz wenn ich mich richtig erinnere (hab gerade nur meine Literaturdatenbank aber nicht das Buch selbst zur Hand) ebenfalls so gezeichnet. Aber unterschiedlich lange Fasern finde ich auch irgendwie anschaulicher und korrekter. Werde das Bild in den nächsten Tagen ändern -- Geoemyda 12:16, 12. Jan. 2008 (CET)

Interferogramm bei reduzierter räumlicher Kohärenz

Dieses Bild stammt aus einem Shearing-Interferometer. Als Lichtquelle wurde eine (rote) LED verwendet (zeitlich und räumlich nur begrenzt kohärent). In der rechten Hälfte ist der Kontrast sehr gut, hier wurde der Shear optimal gewählt (entspricht Spaltabstand = 0 im Doppelspaltexperiment). Bei Vergrößerung des Shears (entspricht Vergrößerung des Abstands der Spalte im Doppelspaltexperiment) sinkt der Kontrast, bis er schließlich völlig verschwindet (links mitte im Bild). Vergrößert man dann den Shear (oder den Abstand der Spalte im Doppelspaltexperiment) weiter so kehrt der Kontrast zurück, allerdings erreicht er nicht mehr den Wert 1. Von Bild zu Bild ändert sich der Shear um 0,25mm. Effektiver Abstand Lichtquelle-Interferometer (das "z" in der vanCittertZernike-Formel): etwas mehr als 200mm, Lichtquellendurchmesser: 1mm. Verlauf stimmt exakt mit der van-Cittert-Zernike-Formel überein. Da nicht direkt mit einer ausgedehnten Lichtquelle, sondern einer periodischen Lichtquelle gearbeitet wurde, ist der "idealem" Shear (Spaltabstand) um maximalen Kontrast zu erhalten nicht Null, daher ist auch hier ein Interferenzbild sichtbar. Das nur als Anmerkung falls jemand verwirrt fragen wollte "aber bei Spaltabstand = 0 gibt es doch keine Interferenz".

Ist dieses Bild in einem Artikel über Kohärenz erwünscht? -- Geoemyda 19:32, 15. Jan. 2008 (CET)

Optik-relevante Bereich zusammengefasst

Entsprechend unserer bisherigen Diskussion hab ich alles, was meiner Ansicht nach eher zur klassichen Optik als allgemein zur Kohärenz gehört, in ein Kapitel zusammengefasst. -- Geoemyda 19:23, 23. Jan. 2008 (CET)

anschauliche Bilder räumliche und zeitliche Kohärenz

Ich hab am Wochenende mal den Hecht aufgeschlagen, und mir ist da ein sehr anschauliches Bild zur räumlichen Kohärenz entgegengesprungen, dass ich auch auf den Fall der zeitlichen Kohärenz (der in dieser Form so im Text beschrieben ist: "die Phase springt nach einer gewissen Zeit", aber nicht abgebildet) übertragen und alle drei Fälle gemalt und eingefügt. An der Einheit des Textes könnte man noch arbeiten .... Freiweillige vor! -- Geoemyda 19:20, 31. Jan. 2008 (CET)

Überarbeiten

Siehe Portal:Physik/Qualitätssicherung/Unerledigt/2008#Kohärenz (Physik). Falls das veraltet ist, bitte den Baustein entfernen. -- Ben-Oni 14:05, 5. Mär. 2008 (CET)

Stellarinterferometrie

So lange der Hinweis darauf nur von einer IP-Adresse ohne Hinweis warum das falsch sein sollte gelöscht wird, werde ich den Hinweis wieder einfügen, da ich ihn sehr plakativ finde. Über Hinweise warum Stellarinterferometrie kein gutes Beispiel für die Interferenzfähigkeit, und damti Kohärenz, des Lichts zweier verschiedener Sterne ist, würde ich freuen. -- Geoemyda 21:52, 29. Mär. 2008 (CET) Quelle: Interferometrie Vorlesung von Prof. Dr. Schwider / Dr. Mantel // bzw: mach ne Foriertrafo der Leuchtstärkeverteilung der beiden Sterne (vanCittertZernike) und du wirst sehen, dass nicht Null rauskommt => paritelle Kohärenz. Vor weiteren Löschungen würde ich mich über Argumente freuen - sollte ich tatasächlich falsch liegen, lasse ich mich gerne auch vom Gegenteil überzeugen, aber nicht durch reine Löschung! -- Geoemyda 14:23, 31. Mär. 2008 (CEST)

Noch was dazu: http://www.eso.org/projects/vlti/general/tutorial_introduction_to_stellar_interf.pdf Folie 9 sind sogar Messwerte für ein Doppelsternsystem zu sehen. Aber lassen wirs raus - vielleicht ist die Wikipedia nicht der richtige Ort dafür -- Geoemyda

Dass man mit ausgedehnten lichtquellen, rote riesen, doppelsterne, interferenz machen kann ist klar. das heisst aber nicht, dass das licht zweier sterne korreliert ist. --Pediadeep 19:50, 31. Mär. 2008 (CEST)

ok, ich denke ich verstehe langsam was der kritikpunkt ist. Nennen wir LichtA das Licht von Stern A und Licht B das LIcht von Stern B und Licht C das Licht von SternA und B zusammen. A ist nicht korreliert zu B, und umgekehrt. Aber C ist partiell kohärent. Wie lässt sich das unmissverständlich darstellen, oder ist es einfach uninteressant und sollte weggelassen werden? -- Geoemyda 15:59, 2. Apr. 2008 (CEST)

im grunde ist das sehr interessant. man sollte vielleicht erstmal ganz deutlich die "lichtaussendung" oder entstehung beschreiben/unterscheiden. bei thermischen (schwarzer strahler, stern, lampe) und änlichen quellen (spontane emmision) ist ja jedes photon erstmal vollständig unkorreliert mit allen anderen, hat aber trotzdem eine bestimmte kohärenzzeit, oder longitudinaler kohärenzlänge, je nach der genauen ausprägung der emission (->lebensdauer). anders bei "kohärenter" emmision, z.b. induzierte emmision (laser) oder synchrotronstrahlung. da sind ja die unterschiedliche photonen "erzwungenermassen" in phase. und das gilt bei beiden arten von quellen erstmal unabhängig von deren räumlicher ausdehnung, obwohl wohl auch beim laser die kohärenz auch bei räumlich (und nat. auch zeitlich) nahe beieinanderliegenden emisionen grösser ist als bei weiter entfernten (speckles). die ausbildung von interferenz (streifen, ringe, fringes,...) dagegen ist bei den spontanen, unkorrelierten emissionen, EINZIG von der geometrie des interferometers inkl. der geometrie der quelle gegeben. dazu muss man dann halt ein wenig wellenoptik rechnen. --Pediadeep 22:59, 2. Apr. 2008 (CEST)

ja, für Laserlicht gilt das van cittert zernike theorem nicht. hab ich aber auch so reingeschrieben "Bei einer ausgedehnten Lichtquelle mit statistischer Phasenverteilung (d.h. LED, Glühbirne, Gasentladungslampe; für Laser nicht zutreffend) wird die räumliche Kohärenz durch die Ausdehnung und die Form der Lichtquelle bestimmt." - Falls nicht eindeutig genug Verbesserungsvorschlag? -- Geoemyda 10:32, 3. Apr. 2008 (CEST)

sind speckle wirklich ein phänomen mangelnder räumlicher Kohärenz? "obwohl wohl auch beim laser die kohärenz auch bei räumlich nahe beieinanderliegenden emisionen grösser ist als bei weiter entfernten (speckles)" - ich hatte bisher angenommen Speckle entstehen bei sehr hoher Kohärenz + Oberflächenrauheit (was die räumlich konstante Phase zerstört) , oder ist das wieder ein anderer Typ von Speckle? Hab mich damit nie wirklich befasst. -- 131.188.210.39 11:03, 3. Apr. 2008 (CEST)

Die Beschreibung der zeitlichen Kohärenz suggeriert ein physikalisch falsches Bild

Ich weise darauf hin, dass die Beschreibung der zeitlichen Inkohärenz suggeriert, dass es Sprünge gibt in der Amplitude des elektromagnetischen Feldes (sieht man an der Abbildung). Es ist zwar richtig, dass die Welle dann zeitlich inkohärent wäre, aber diese Unstetigkeit hat keine Entsprechung in der Realität. Welcher Prozess würde der Unstetigkeit zugrunde liegen? Vielmehr sollte darauf hingewiesen werden, wie der physikalische Prozess aussieht, der zur Erzeugung eines Wellenzugs bestimmter Kohärenzlänge führt. Diese Länge des Wellenzuges hängt zusammen mit der Energie-Zeit-Unschärfe, d.h. abhängig von der Lebensdauer eines Zustands erhält man scharfe oder unscharfe Frequenzen und damit hohe oder niedrige Kohärenzlängen.--PhysikPanda 11:26, 4. Mai 2011 (CEST)

Stimmt, diese Abbildung ist nicht besonders praxisnah. Warten wir mal ab, ob der Autor des Bildes (Herbertweidner) sich dazu meldet. Ansonsten würde ich das irreführende Bild entfernen. Was die Erklärung mit Energie-Zeit-Unschärfe angeht, bitte habe keine Hemmungen, diese Information in den Text zu integrieren. --Chris☂ 19:53, 4. Mai 2011 (CEST)

@PhysikPanda: Im fraglichen Bild gibt es keine Sprünge der Amplitude, zumindest erkenne ich keine. Dagegen gibt es sehr wohl Sprünge der Phase, auf diese kommt es an. Und die bestimmen die Kohärenzlänge. Ein möglicher Prozess, der diese Unstetigkeit erzeugt, ist ganz einfach: Ein Atom beendet die Aussendung eines Wellenzuges, ein anders beginnt damit. Was im Bild fehlt: Entweder dazwischen ist eine zeitliche Lücke mit verringerter Amplitude oder es gibt einen Überlappungszeitraum, in dem - je nach Phasendifferenz - auch eine höhere Amplitude entsteht. Beides kann nachgefügt werden, dann sollte das Bild wieder rein. Du sprichst ja selbst "von der Lebensdauer eines Zustands": Was geschieht denn deiner Meinung nach am Beginn bzw. Ende des Zustandes mit der Amplitude?

Das gif-Bild (Datei:Phasendifferenz.gif), das jetzt den Artikel schmückt, ist grob irreführend, hat nix mit dem Thma zu tun und gehört raus: Wenn sich im unteren Teil die Frequenzen unterscheiden, brauche ich nicht über Kohärenz zu diskutieren. Das ist so, als ob ich mit grünem und rotem Licht ein ein Interferenzmuster erzeugen will. Das geht nicht. Der obere Teil des Bildes ist trivial und zeigt unbegrenzte Phasenkonstanz. Wo auf dieser Welt gibt es unbegrenzte Köhärenzdauer und -länge?-- Herbertweidner 22:23, 27. Aug. 2011 (CEST)

Hallo Herbertweidner, danke für die Reaktion auf die Beanstandung. Sprünge sind es nicht, stimmt. Gemeint waren wohl Knicke, also Unstetigkeiten der ersten Ableitung, die ebenso praxisfern sind. Sie sind extrem "übertrieben", so wie es in der Natur nicht auftreten würde. Ich verstehe jetzt wie es von dir gemeinst war, bin aber sicher, dass die Wellenzüge langsam beginnen und enden. Außerdem hat man es meist mit so vielen Wellenzügen zu tun, dass man keine diskreten Ereignisse am Wellenzug mehr erkennt. Am Ende hat man eine Frequenzverteilung mit einem relativ scharfen Maximum, was im Zeitsignal einer Schwingung entspricht, die zeitlich langsam ohne Sprünge um eine mittlere Frequenz variiert. Ich habe mal diese Zeichnung gemacht: Bild:Kohaerenz2.svg (der rechte Teil). Ist auch nicht perfekt, vielleicht auch zu übertrieben, aber es gibt zumindest keine Knicke in der Amplitude.

Deine Kritik an der Animation kann ich gar nicht nachvollziehen. Ich finde die Animation fast das Beste am Artikel, didaktisch brillant, da man auf den ersten Blick sieht, was der fundamentale unterscheid zwischen zwei Wellenzügen mit fester Phasenbeziehung und zwei mit nur ähnlicher Frequenz ist. Erstere interferieren, die anderen nicht, also perfekte Kohärenz und perfekte Inkohärenz. Das bringt es doch auf den Punkt! Du hast die Grafik wohl missverstanden. Lies vielleicht mal die Bildunterschrift!--Chris☂ 23:11, 27. Aug. 2011 (CEST)

Ich habe deine Änderungen nochmal umformuliert. Die Aussage "wenn ich zwei Wellen addiere, ändert sich auch die Amplitude" ist so klar wie "wenn ich zwei Zahlen addiere, ändert sich auch der Wert". Außerdem spielt die Amplitude keine Rolle bei der Kohärenz. --Chris☂ 00:27, 28. Aug. 2011 (CEST)

1) Knicke: Ob diese praxisfern sind, ist genauso fraglich wie die Behauptung in Kohärenz_(Physik)#Anschauliche_Erklärung_der_zeitlichen_Kohärenz_durch_endliche_Wellenzüge, dass beim "Beim Zerfall des angeregten Zustandes ... eine (gedämpfte Schwingung) emittiert wird". Das widerspricht deiner Behauptung "dass die Wellenzüge langsam beginnen und enden". Beides sind pure Vermutung und wurden nie gemessen. Worauf einigen wir uns?

2) Bei meiner Formulierung gehe ich von sehr wenigen Photonen aus, um überhaupt etwas darstellen zu können. Du hast Recht, dass man es (bei Licht) fast immer mit extrem vielen Photonen zu tun hat, das erleichtert aber nicht die Erklärung des Prinzips. Denke mal an eine schwache Röntgenquelle: Da folgen die Photonen in so großen Abständen, dass man keine Interferenz nachweisen kann, weil es kaum eine Überlappung der Wellenzüge gibt. Auch dann nicht, wenn die Frequenzen identisch sind.

3) in deinem Bild Datei:Kohaerenz2.svg übertreibst du aber gewaltig mit der Phasenmodulation! Da kann man ja überhaupt keine definierte Frequenz mehr erkennen. Ob da eine Spektralanalyse zu "einem relativ scharfen Maximum" führt, bezweifle ich sehr. Da finde ich ja meines besser, in dem deutlich erkennbar ist, dass sich alles mit der gleichen Wellenlänge abspielt, und dass es ausschließlich um Phasenversatz geht. Rechne mal nach: Wenn bei sichtbarem Licht ein Wellenpaket etwa 3 m lang ist, besteht es aus etwa 5e6 Schwingungen. Das kann man schlecht zeichnen, deshalb habe ich mein Bild aus Wellenzügen zusammengesetzt, die je etwa 10 Schwingungen umfassen. Problematisch ist nur: Wie beginnt ein Wellenzug, wie hört er auf? Nachdem das niemand gemessen hat, darf geraten werden. Sprungstellen sind nicht ideal - was ist besser? Vielleicht sollte man auch (bei sehr geringer Photonendichte) Lücken zulassen, also Amplitude=0.

Zur Animation: Ich sehe keinen Zusammenhang mit dem einleitenden Satz, dass es im Artikel um "stationäre (ortsfeste)

Interferenzerscheinungen" geht. In allen anderen Bildern wird von gleichen Wellenlängen ausgegangen. Diese passen zum Thema. Aber um dieses eine Bild will ich nicht streiten, es gibt größere Probleme. Beispiel: Im Artikel fehlt jeder Hinweis auf Speckle. Ein echter Mangel. -- Herbertweidner 01:49, 28. Aug. 2011 (CEST)

1) Meine Überlegung kam daher, dass das fouriertransformierte Zeitsignal eines Wellenpakets eine Energieverteilung darstellt. Um z.B. eine glockenförmige Energieverteilung zu erklären, muss das Zeitsignal frei von Unstetigkeiten sein und stetig beginnen und enden. Sonst wären höhere Harmonische zu erwarten. Auch wenn man den Zeitverlauf einzelner Photonen nicht messen kann, scheint es mir doch ein Konsens unter Physikern zu sein, in der Natur alles als "unendlich oft stetig differenzierbar" anzunehmen.

2) Sicher ist es nicht praxisfern, dass einzelne Photonen einzeln auftreten. Aber für die Darstellung in Bezug auf Kohärenz ist es ungünstig, Bereiche mit Amplitude Null zu haben. Ist z.B. das Nullsignal Kohärent? In der Praxis hat man es meist mit "ungefär" sinusförmigen Wellen zu tun und mit der Frage, ob diese Kohärent sind oder nicht. Exotische Beispiele sollte man lieber vermeiden.

Worauf wir uns einigen? Ich habe aber keinen Vorschlag, wie realistische Wellenpakete, deren Phasenunterschiede und die zeitliche Kohärenz gleichzeitig kompakt und gut dargestellt werden können. Ich fand nur das bisherige mit der Bildunterschrift "An den Übergangsstellen treten Phasensprünge auf." so nicht richtig.

3) Stimmt, ist übertrieben. Hab's ja auch nie wieder irgendwo eingebaut.

4) Animation: die oberen Wellen interferieren konstruktiv. Soweit klar. Die unteren interferieren auch, jedoch wandelt sich die Interferenz abwechselnd von einer konstruktiven zu einer destruktiven Interferenz um (Schwebung). Die Fälle unterscheiden sich also nur darin, das die Interferenz einmal stationär und das andere mal nicht stationär ist. Früher hatte ich auch mal "stationäre (zeitlich und räumlich unveränderliche)" geschrieben, fand dann aber "ortsfest" besser und ausreichend, da es zeitlich konstant impliziert. Aber natürlich gibt es auch räumlich nicht ausgedehne Wellen für die ein "zeitlich konstant" besser wäre. Habe es wieder eingefügt.

5) Speckle: Ist hochinteressant, kenne mich aber leider nicht genug damit aus. Du vielleicht?

--Chris☂ 21:20, 30. Aug. 2011 (CEST)

1a) Das ist viel auf einmal: Was ist ein Wellenpaket? Die Sendung eines einzelnen Atoms, also ein Photon? Oder die Gesamt"sendung" aus Milliarden Photonen, wenn ich eine Lampe ein- und Sekunden später ausschalte? Beides ist ungeeignet, den Begriff der Kohärenz zu erklären. Ich würde vorziehen, das am Beispiel von z.B. 10 Photonen zu erklären, die ein Gesamtpaket von einigen picoSekunden bilden.

1b) Harmonische gibt es nur dann, wenn Verzerrungen der Sinusform vorliegen (Frequenzverdopplung)! Ursache sind Nichtlineare Effekte, beispielsweise bei sehr hohen Feldstärken. Unstetigkeiten/Amplitudenänderungen/Phasensprünge erzeugen Seitenbänder und verbreitern die Glockenkurve.

2) Ich finde im Gegenteil, dass für das vorliegende Problem die Einbeziehung kurzer Zeiträume mit A=0 vorteilhaft ist. Denn anschließend kann es mit gleicher Frequenz, aber anderer Phase weitergehen. Das Nachfolgerphoton weiß ja nix von der Phase des Vorgängers. (kein Laser!) Dann solltest du kein Problem mit Sprungstellen haben. Logische Folgerung ist dann allerdings eine Amplitudenänderung, wenn sich 1. und 2. Wellenpaket überlappen. Das ist dann eine Möglichkeit, so ganz nebenbei das Amplitudenrauschen zu erklären. Was hälst du von folgendem Vorschlag:

2a) Das 1. Wellenpaket hört sanft auf, kurze Lücke, das 2. Wellenpaket fängt sanft an, hat aber andere Phase. Das wäre doch mustergültig "nichtkohärent"!

2b) Beide WP überlappen mit vorübergehend leichtem Amplitudenanstieg, der nach einigen Schwingungen wieder auf das Normalmaß zurückgeht.

2c) Beim Laser haben wir exakt das Gegenteil: Die Wellenpakete folgen ohne Phasenversatz und ohne Lücken und ohne Amplitudenänderungen aufeinander. Wenn ich die zeitliche Lage eines Maximums kenne, kann ich den Zeitpunkt eines anderen Maximums exakt vorhersagen. Das ist langreichweitige Kohärenz.

4)Wellenpakete mit so großem Frequenzunterschied liefern keine messbare Interferenz. Wenn du an das Gegenteil glaubst, solltest du mal Interferenzmuster von einem roten mit einem grünen Laser vorführen. Ich sehe mir das gern an.

5)Ein wenig. Speckles gibt es im Prinzip auch mit "normalem" Licht, wenn die Belichtungszeit kleiner als µs ist. Das Auge oder eine Normalkamera integriert über zu lange Zeiträume, dashalb erkennt man nur einen hellen Fleck.--Herbertweidner 20:46, 1. Sep. 2011 (CEST)

1a) Ein Photon hat auf jeden Fall eine kurze Dauer und eine bestimmte Frequenz, d.h. eine relativ scharfe Verteilung mit einem Maximum. Ein Wellenpaket erfüllt diese beiden Bedingungen. Daher sehe ich es als geeignet, um die Aussendung eines Atoms damit zu beschreiben.

1b) Sorry, ich meinte natürlich nicht "höhere Harmonische", sondern "Nebenmaxima".

2) Wenn man zwei Wellenpakete mit Lücke nebeneinander zeichnet, wie erkennt man dann den Phasenunterschied? Vielleicht doch überlappend in zwei Farben zeichen. Dann vielleicht die Phase als kleine Balken gegenüber den Strichen eines Lineals einzeichen? Oder halb gefüllte Kuchensymbole? Einfach wird es jedenfalls nicht.

4) Die beiden unteren Frequenzen sollen ja gerade keine Kohärenz zeigen. Wenn man doch eine Interferenz herausinterpretiert, dann ist sie zumindest nicht zeitlich stabil, sondern mittelt sich weg. Der Frequenzunterschied ist natürlich übertrieben, sonst dauert die Animation ja ewig, bis sie sich wiederholt. Kleine Übertreibungen finde ich übrigens didaktisch legitim.

5) Sind Specklemuster nicht zeitlich unveränderlich, wenn sich Lichtquelle und Beobachter nicht bewegen? --Chris☂ 22:02, 1. Sep. 2011 (CEST)

Wir sollten uns erst mal über Unterschiede von Wellenpaketen einigen: Haben alle die gleiche Form? Eine Gaussfunktion als Hüllkurve mag mathematische Vorteile haben, experimentell nachgewiesen ist sie nicht. Für das vorliegende Problem wäre eine eher rechteckige Form günstiger. Da mag ich übertrieben haben, als ich scharfe Kanten eingezeichnet habe. Erwünschte Folge war, dass keine Probleme mit Amplitudenänderungen auftreten. Wenn wir gausssche Hüllkurven mit unterschiedlichen Abständen und/oder Überlappungen aneinanderreihen, ergibt sich eine komplizierte Gesamt-Hüllkurve, die vom Thema ablenkt und die - noch wichtiger - experimentell wohl kaum überprüfbar ist. An irgend einer Stelle werden wir wohl drastisch vereinfachen müssen.

zu 2) Wäre es nicht gut, ein hellgraues Raster zu hinterlegen und jedes Wellenpaket aus recht wenigen Schwingungen (4-6?) zusammenzsetzen? Dann ist der Phasenversatz gut erkennbar.--Herbertweidner 11:17, 2. Sep. 2011 (CEST)

Hellgraues Raster: wäre eine gute Möglichkeit.

Ich gehe bei einem Wellenpaket immer von einer glockenförmigen Hüllkurve aus. Ob die Hüllkuve nun gaußscher Art ist oder nicht, spielt keine wesentliche Rolle. Die Gausskurve ist jedoch sehr plausibel, da sie einem gaussförmigen Frequenspektrum entspricht, dass experimentell messbar ist und mit Sicherheit glockenförmig aussieht. Was am bisherigen Bild so unnatürlich war, waren die seltsamen "Absprachen" zwischen den rechteckigen Wellenpaketen: Erstens hat jedes genau in dem Moment begonnen, als das vorherige zu Ende war. Zweitens hat jedes bei genau der Amplitude weitergemacht, wo das vorherige aufgehört hat. Dazu kanm die rechteckigen Hüllkurve, die nun wirklich nicht mit der Energieverteilung realer atomare Übergänge in Einklang zu bringen ist. Ich hoffe du kannst inzwischen nachvollziehen, dass das ein sehr unnatürliches Bild ergab. Es muss nicht realistisch sein und kann zur Verdeutlichung stark übertrieben oder vereinfacht sein. Aber irgendwann ist eine Grenze überschritten, wo dann eine falsche Idee vermittelt wird. --Chris☂ 21:19, 2. Sep. 2011 (CEST)

Du mixt Glauben und Realität: Soweit ich weiß, wurde bisher nie die Form der Hüllkurve gemessen, wenn ein einzelnes Atom ein Wellenpaket aussendet. Ich sehe auch keinen Grund, wieso dieses gaussförmig sein soll. Nochmal: für den vorliegenden Artikel ist ein "flat top" mir abgerundeten Ecken erheblich geeigneter. Die einzige Frage ist, wie der Übergang von einem Wellenpaket zum Nachfolger gestaltet werden soll. Lücken? Überlappungen, die Amplitudenänderungen erzwingen? In meiner Zeichnung habe ich weder das eine nach das andere gemacht, sondern mich für harte Stöße entschieden. Ist angreifbar und recht willkürlich. Gestalte doch mal eine Skizze und kopiere sie hier her. Ich bin neugierig, dann reden wir mal über deine Version. Nebenbei: mach doch mal die Fouriertransformierte einer rechteckigen und dann einer abgerundeten Hüllkurve von je etwa 20 Sinusschwingungen und erkläre mir damit den physikalischen Unterschied. Ich kann dir da nicht ganz folgen.--Herbertweidner 12:49, 3. Sep. 2011 (CEST)

Einzelne Wellenpakete gleicher Frequenz und unterschiedlicher Phase. Das Summensignal erhält eine Kohärenzzeit, die ungefähr der Dauer der einzelnen Wellenpakete entspricht.

Wer spricht denn davon, die Hüllkurve zu messen? Ich sprach von der Frequenzverteilung. Die kann man sehr wohl mit einem einfachen Prisma messen. Hier findest du ein Frequenzspektrum, dass bei Rechteck-Hüllkurven gemessen werden würde. Gauss'sche Hüllkurven haben, wie im Artikel Wellenpaket erwähnt, ein gaußverteiltes Spektrum. Also gut, hier ist eine "Skizze". --Chris☂ 15:30, 3. Sep. 2011 (CEST)

kurzes WP mit rechteckiger Hüllkurve

...fast gaussförmiges Spektrum

Beim erstem Punkt täuscht du dich: das Spektrum wurde aus einem (zu kurzen) Wellenpaket berechnet! Vom gezeigten Ergebnis dort ist nur eine Hälfte sinnvoll. Damit es besser zur Diskussion passt, habe ich das mal für ein längeres Wellenpaket mit 15 Hz und 40 Hz Abtastrate mit rechteckiger Hüllkurve gemacht und beidseitig null ergänzt. Also harte Übergänge. Das Spektrum dazu ist - wie erwartet - fast Gaussförmig. Glättet man die harten Flanken, ändert sich herzlich wenig an der fast-Gaussverteilung. Diese Details sind in den Nebenmaxima unten an der Basis versteckt. Eigentlich kann man die Hüllkurve gewaltig ändern, es kommt immer etwa fast-Gaussförmiges raus. Dein Bild finde ich nicht besonders gut: Von wo bis wo geht denn da die Kohärenzzeit? Wie kann man diese aus der Abbildung entnehmen? Besser wäre, wenn die schwarzen Punkte deutlich unterschiedliche Niveaus besetzen würden. Ähnlich wie Treppenstufen. Dann wäre klar, dass jede Stufe Kohärenz darstellt. Mit trapezförmigen Hüllkurven könnte man so etwas erreichen. --Herbertweidner 15:37, 4. Sep. 2011 (CEST)

Ich verstehe nicht, wohin die Diskussion führen soll. Du hast doch weder ein Argument für eine Rechteck-Hüllkurve, noch ein Argument gegen eine Gauß-Hüllkurve. Solange du nicht Beweisen kannst, dass Spektrallinien solche kleinen, kaum messbaren Nebenmaxima haben, gibt es keinen Grund anzunehmen, dass sie existieren. Und Gegenargumente gegen divergierende erste Ableitungen finden sich viele, etwa die Lichtgeschwindigkeit als Grenze für die Ladungsbewegung des Elektrons im abstrahlenden Atom.

Die Kohärenzzeit geht überhaupt nicht von irgendwo nach irgendwo. Sie ist eine mittlere Eigenschaft über einen im Prinzip unendlich langen Zeitraum (siehe mathematische Darstellung im Artikel). An den schwarzen Kreuzungspunkten kann man sehr deutlich sehen, wie schnell oder langsam sich die Phase ändert. In entsprechender Größenordnung liegt auch die Kohärenzzeit.--Chris☂ 17:23, 4. Sep. 2011 (CEST)

Anscheinend ist die natürliche Form einer Spektrallinie ein Lorentzprofil, dass etwas spitzer als die Gausskurve ist und der Fouriertransformierten einer gedämpften Schwingung entspricht. --Chris☂ 18:08, 4. Sep. 2011 (CEST)

Physik vs. Hochfrequenztechnik

Der Artikel nennt Kohärenz ausdrücklich bei Lichtwellen, Schallwellen und Wasserwellen. Davon wird ausführlich nur die Kohärenz in der Optik beschrieben. Ich möchte darauf hinweisen, dass in der Hochfrequenztechnik der Begriff Kohärenz ebenfalls verwendet wird, allerdings aufgrund der Erzeugung der Schwingung die Kohärenzlänge gegen unendlich strebt, wenn der Oszillator in dieser Zeit nicht abgeschaltet wird. (Jaaa: es gibt auch Phasenrauschen: jedoch wirkt sich das in der Praxis erst aus, wenn der Phasenunterschied durch das Rauschen mehr als 12,5° beträgt, was in einem Oszillator praktisch nur während des Einschwingvorganges auftritt.) Kohärenz ist nicht an eine feste Phasenlage gebunden. Es muss nur eine bekannte Phasenbeziehung vorhanden sein. Eine kohärente Welle kann auch phasenmoduliert sein: sie ist dann trotzdem zur unmodulierten Welle kohärent. Bekannt sein bedeutet hier nicht, dass diese Phasenänderung nicht auch stochastisch sein darf: Sie muss bekannt sein - dazu reicht es, die erfolgten Phasenänderungen zu speichern bzw. für einen Vergleich in einem Korrelator zeitlich zu verzögern. (siehe Rauschradar) --≡c.w. 11:53, 21. Jun. 2012 (CEST)

Zitat: Die Einleitung diskutieren wir erst nochmal. - Nun: das hätte man auch ganz gut ohne einen Revert machen können. Eine Einleitung, die nicht sagt, was der Lemma-Name ist oder bedeutet, sondern nur, wofür man ihn verwendet, ist suboptimal. Mathematisch sauber sein ist das Eine - dann auch technisch zutreffend wäre aber wesentlich besser. Es gibt eine Vielzahl von Korrellatorschaltungen in optimalen Radarempfängern (matched receiver). Die werden bisher in diesem Lemma einfach ignoriert - soll das etwa auch einen eigenen Artikel erhalten, wie die anderen fünf Klammerlemmata zu diesem Stichwort? Dann erhebe ich aber Einspruch gegen den Zusatz (Physik).--≡c.w. 17:33, 25. Jun. 2012 (CEST)

Tut mir leid, ich mache sehr selten Änderungen komplett rückgängig. Aber mir scheint das eine einseitige Sichtweise auf diesen Begriff zu sein. Der Begriff Kohärenz ist abstrakter als man denkt. Man neigt sehr leicht dazu, nur einen Spezialfall der Kohärenz zu sehen. Ich zietere hier nochmal das Lehrbuch Lauterborn:

"Der ursprüngliche Sinn des Wortes Kohärenz in der Optik bezog sich auf die Fähigkeit einer Strahlung, Interferenzerscheinungen hervorzurufen. Heute wird der Begriff der Kohärenz allgemeiner durch die Gesamtheit der Korrelationseigenschaften zwischen Größen des optischen Feldes definiert. Interferenz ist dabei das einfachste Phänomen, das Korrelation zwischen Lichtwellen enthüllt."

Diese Formulierung ist das Allgemeinste, was ich in der Literatur als Begriffsbeschreibung gefunden habe und ich habe lange in der Unibibliothek gesucht. Auch einen Physikprofessor, den ich gefragt habe, konnte mir nur eine Definition über die Interferenzfähigkeit nennen.

Nein, das Radar sollte selbstverständlich auch in diesem Artikel untergebracht werden. Ich habe mich vor ein paar Jahren hier dafür eingesetzt, dass die Optik nur in einem Unterabschnitt behandelt wird, da sie nur eines von vielen Gebieten der Physik ist, wo Kohärenz vorkommt. Für das Radar wäre ebenfalls ein gleichberechtigter Unterabschnitt geeignet. --Chris☂ (Diskussion) 17:54, 26. Jun. 2012 (CEST)

Ich weiß nicht, ob dir das aufgefallen ist: aber diese Formulierung aus dem Lehrbuch bezieht sich nur und ausschließlich auf die Optik… (soweit zu deinem Vorwurf „Einseitigkeit“)

Selbstverständlich habe ich auch Quellen, welche die Kohärenz in einem Radar beschreiben. Zum Beispiel

„A truly coherent radar generates all frequencies, including its interpulse periods, from a single stable oscillator. Not only all the desired frequencies but also all the internally generated spurious signals are coherent, …“ (J. W. Taylor, “Receivers,” Chap. 3 in Radar Handbook, 2nd Ed., M. I. Skolnik (ed.), New York McGraw-Hill, 1990, pp. 323-325.)

Es sind in einem Radar also viele Frequenzen, die untereinander alle kohärent sind, da sie die gleiche Quelle haben: einen Mastergenerator, aus dem alle anderen Frequenzen durch Vervielfachung, Teilung und/oder Mischung erzeugt werden. Das ist natürlich ein Phasenbezug, den man in der Optik technisch noch nicht hinkriegt.

Im weiteren wird dann auch in dem Kapitel “Radar Receivers” Michael E. Yeomans der 3. Edition des Radar Handbook über kohärente Mischergebnisse in einem Radar geschrieben. Wie schon in der Diskussion auf der QS-Seite bemerkt: Kohärenz hat immer einen festen Phasenbezug, der aber nicht gleichbedeutend mit einer festen Phasendifferenz ist (es kann auch eine Multiplikation sein!). Zwei Signale können also auch dann kohärent sein, wenn sie nicht die gleiche Frequenz haben.

Ein weiteres schönes Beispiel ist die kohärente Überlagerung der Echosignale von Hydrometeoren innerhalb eines Volumenzieles. Hier wird im Aufklärungsradar gerne auf die zirkulare Polarisation zurückgegriffen, da sich jetzt die einzelnen Echosignale dieser Hydrometeore gegenseitig durch polarimetrische Interferenz abschwächen (also nicht nur durch Phasenunterschied!) und das Flugzeug in der Regenwolke dagegen klar erkennbar bleibt. Ebenfalls ein Beispiel, was in der Optik durch die meist zu geringe Kohärenzlänge nicht funktioniert. --≡c.w. 20:09, 26. Jun. 2012 (CEST)

Das Lehrbuch heißt "Kohärente Optik". Ich habe leider kein Lehrbuch über Kohärenz im Allgemeinen gefunden. Das ist die allgemeinste Definition, die ich zitieren kann (wenn man den Begriff Optik weglässt). Ich sehe hier aber keinen Aspekt, der hinsichtlich des Radars nicht abgedeckt wäre. Optik ist das Gebiet der Physik, das den Begriff am stärsten geprägt hat. Im Physikstudium lernt man diesen Begriff normalerweise nur in der Optik kennen. Kohärenz ist vermutlich kein eigenständiger Forschungsgegenstand und kann nur in dieser abstrakten Formulierung, wie in diesem Optiklehrbuch, über die Korrelation definiert werden. Ich sehe keine Notwendigkeit die Definition des Begriffes Kohärenz hinsichtlich der Radartechnik zu erweitern.

Doch, so etwas bekommt man in der Optik technisch auch hin. Dafür hat Theodor Hänsch den Nobelpreis bekommen. Frequenzkämme haben diese Eigenschaft von Kohärenzen zwischen verschiedenen Frequenzen.

Das ist alles sehr interessant, was du über Radare weißt. Wäre schön, wenn daraus ein neuer Abschnitt wird. Der allgemeine Teil sollte jedoch nicht so geändert werden, dass er die Besonderheiten der Radartechnik hervorhebt. Im Moment ist er neutral verfasst. Die meisten Leser des Artikels, da bin ich mir sicher, sind in der Optik auf diesen Begriff gestoßen.--Chris☂ (Diskussion) 22:02, 26. Jun. 2012 (CEST)

Der Artikel liest sich derzeit sehr viel besser. Ich kenne mich in der Optik nicht so sehr aus, aber in dem Frequenzbereich, in welchem Radargeräte arbeiten, ist auch zu beobachten, dass sich eine Interferenz nicht nur in der Amplitude, sondern auch in der Polarisationsrichtung auswirkt. Wenn zwei Strahler phasengleich kreuzpolarisiert angeordnet elektromagnetische Wellen ausstrahlen, so ist in der Summe die Wellenfront in der Polarisationsrichtung in 45° orientiert (oder 315° - je nach Anordnung der Strahler). So etwas kann auch bei einer Reflexion in einem Volumenziel vorkommen in der Form, dass (kohärente) Anteile depolarisiert werden. In der Optik existieren durch die kurze Kohärenzlänge in der Folge verschiedene Polarisationsrichtungen nebeneinander. Im HF- oder Mikrowellenbereich existieren diese Anteile nur im Nahfeld nebeneinander. Im Fernfeld überlagern sich diese kohärenten Anteile zu einer einheitlichen Polarisationsrichtung mit einer einheitlichen Amplitude, deren Polarisation gegenüber der gesendeten Polarisationsrichtung gedreht ist. (Das hat schon in der Vergangenheit zu kontroversen Diskussionen mit Physikern geführt.) --≡c.w. 20:13, 7. Jul. 2012 (CEST)

Danke auch für die Diskussion auf der Qualitätssicherungsseite. Das hat den Artikel jetzt doch deutlich vorangebracht - und auch mein Verständnis von Kohärenz. Für die Radartechnik scheint die Kohärenz wirklich ein gefundenes Fressen zu sein. Zu der Polarisation habe ich heute auch gelesen, dass GPS-Satelliten interessanterweise ihre Signale rechtsläufig zirkular polarisiert aussenden. Die Reflexionen am Boden sind dann gegeläufig zirkular polarisiert und werden so von der zirkularen Empfangsantenne des GPS-Gerätes nicht empfangen und stören nicht. Zirkulare Wellen bekommt man, wenn man eine der beiden kreuzpolarisierten Wellen um 90° zeitlich phasenverschiebt. Die rechtsläufige Zirkularpolarisation könnte man also auch als eine Kohärenz zwischen den beiden senkrechten Wellen sehen.--Chris☂ (Diskussion) 21:12, 7. Jul. 2012 (CEST)

Das ist der Vorteil von Wikipedia: Wenn man etwas erklären möchte und diese Erklärung irgendwie nicht passen will, dann sucht man nach einer Lösung. Und man wird dabei garantiert nicht dümmer! --≡c.w. 21:32, 7. Jul. 2012 (CEST)

Nein, dümmer wird man zum Glück nie, das ist das Gute.--Chris☂ (Diskussion) 23:10, 7. Jul. 2012 (CEST)

Hinweis auf Interferenz

Zitat aus der Zusammenfassung: Formulierung mit hohem Schwurbelfaktor raus. Zudem ist das Lemma dieses Artikels weder Korrelation noch Interferenz. Die Kohärenz definiert sich meist über die Korrelation. Du (kmk) befürwortest ja selbst die Definition über die Korrelation (siehe QS). Kohärenz und Interferenz gehören zusammen, das wird jedes Lehrbuch bestätigen. Der Satz stammt beinahe wörtlich aus dem Lehrbuch Lauterborn. Was soll das, warum entfernst du diesen Satz? PA entfernt--Chris☂ (Diskussion) 07:20, 2. Aug. 2012 (CEST)

Es ging dabei um diesen Satz in der Einleitung:

„Treten bei Überlagerungen von Wellen stationäre (ortsfeste und zeitlich stabile) Interferenzerscheinungen auf, so stellt dies das einfachste Phänomen dar, das Korrelationen zwischen den Wellen enthüllt.“

Es gibt keinen objektiven Maßstab für die Komplexität eines Phänomens. Entsprechend unangemessen ist Aussage, etwas wäre das "einfachste" Phänomen. Das Verb "enthüllen" impliziert, dass etwas verhüllt, oder doch zumindest versteckt sei. Das ist eine Übertragung aus anderen Themenfeldern die nicht wirklich weit trägt. Wenn Dir meine Kritik an der Wortwahl nicht behagt, dann halte Dich an den zweiten Teil des Editkommentars: "(..) das Lemma dieses Artikels (ist) weder Korrelation noch Interferenz." Der entfernte Satz macht aber ausschließlich eine Aussage über das Verhältnis dieser beiden. WEine Aussage zur Kohärenz macht er nicht. Entsprechend ist er in der Einleitung zum Artikel über Kohärenz fehl am Platz.---<)kmk(>- (Diskussion) 00:56, 6. Aug. 2012 (CEST)

Unangemessen ist deine Kritik. Der Satz stammt sinngemäß aus dem zitierten Lehrbuch über Kohärenz. Interferenz ist deshalb ein einfaches Phänomen, weil man nichts weiter tun muss, als die Wellen zu überlagern, um die Kohärenz nachzuweisen. Andere komplexere Arten von Kohärenz benötigen einen technisch höheren Aufwand, wie z.B. die Dopplerkompensation beim Radar. Verhült ist die Kohärenz, da man sie mit bloßem Auge nicht erkennt. Hier kommt es auf die genauen relativen Phasenlagen an, die man weder der einen, noch der anderen Welle ansieht. Nur die relativen Phasen "enthüllen" die verborgene Kohärenz. Der Satz ist deshalb obligatorisch, da sich der Ottonormalanwender der Kohärenz meist nur für die Interferenz interessiert (siehe z.B. Lehrbuch Gerthsen Physik)--Chris☂ (Diskussion) 23:34, 7. Aug. 2012 (CEST)

Hallo Christian, ich gebe KaiMartin recht. In der Einleitung eines WP-Artikels ist der Satz nicht gut aufgehoben. Im Umfang eines Lehrbuches, welches einer eigenen Didaktik folgt, kann der Satz schon richtig platziert sein. Daraus leitet sich aber keine weitere Verwendung hier ab. Explizit unterstreichen möchte ich die Kritik an den Begriffen "einfachste Phänomen" und "enthüllt". Als einfachstes Phänomen würde ich heutzutage nicht mehr die Interferenz sondern die Parallelität des Strahles eines Laserpointers ansehen. Solcher Art der Relativierung sind eben problematisch und wenn Kritik daran aufgeworfen wird durchaus berechtigt. (Als Lauterborn sein Buch geschrieben hat, waren Laser eben noch nicht alltäglich.) Das sich Ottonormalverbraucher nur wegen Interferenz für Kohärenz interessiert halte ich für einen guten Grund Interferenz im Artikel zu behandeln, was ja der Fall ist. Aber in der Einleitung könnte ich mir nur einen Satz vorstellen wie: Kohärenz ist eine Voraussetzung für das Auftreten von Interferenzen. -- 7Pinguine 12:36, 8. Aug. 2012 (CEST)

Fast genau meine Worte: "Kohärenz (v. lat.: cohaerere = zusammenhängen) bezeichnet in der Physik eine Eigenschaft von Wellen, die eine Voraussetzung dafür ist, dass stationäre (ortsfeste und zeitlich stabile) Interferenzerscheinungen auftreten können." (siehe diese Version).

Die Parallelität des Lasers ist ein sehr komplexes Phänomen, das ohne Mathematik nicht verstanden werden kann. Die Interferenz ist viel einfacher zu verstehen. Das Wort "einfach" ist übrigens in dem Sinn "einfach zu verstehen" gemeint, nicht in dem Sinn "einfach zu beurteilen" oder irgendwas. Mit dem Laser kann man übrigens nicht die Kohärenz zwischen zwei Wellen nachweisen, höchstens eine bestimmte innere Art von Kohärenz des Laserstrahls selbst. Das Beispiel wäre daher ungeeignet. Übrigens ist das Licht einer fokusierten Taschenlampe auch parallel, das hat aber nichts mit Kohärenz zu tun. Nein, ich glaube nicht, dass es ein einfacher zu verstehendes Phänomen als Interferenz gibt, zumindest in der Optik. Der Lehrbuchautor hat da schon den Überblick, um das zu beurteilen.--Chris☂ (Diskussion) 23:07, 8. Aug. 2012 (CEST)

Was wer einfacher verstehen kann, ist nicht einfach definierbar. Jedenfalls ist es wie bewiesen mindestens misverständlich von "einfach" zu sprechen. Ich habe es ganz klar im Sinne von einfach beobachtbar verstanden. Das größte Misverständnis ist ohnehin, dass suggeriert wird, es gäbe "kohärent" und entsprechend "nicht-kohärent". Was ja quatsch ist, denn es gibt nur unterschiedliche Grade von Kohärenz. Schließlich ist auch Taschenlampenlicht kohärent, nur weniger als das von Laserlicht. Es ist halt immer eine Frage der Vorbildung und Erwartungshaltung, was man wie viel und wie gut bzw. exakt versteht.

Mit dem Satz an erster Stelle der Einleitung bin ich übrigens gar nicht einverstanden. Auch nicht mehr dem jetzigen ersten Satz bzgl. "Strukturenbildung". Zuerst muss die gültige Definition stehen, und nicht das, was daraus folgt. Bei Kraftfahrzeug steht auch nicht als erster Satz Das Kraftfahrzeug (allg. Sprachgebrauch: Auto) ist des Deutschen liebstes Kind. Das ist belegbar, wird die meisten deutschsprachigen ansprechen und ihr Vorwissen bestätigen, es trägt allerdings nichts zur unmittelbaren Definition und Erklärung bei. Anfügen kann man so etwas bei entsprechender Relevanz am Ende der Einleitung. Die Definition der Kohärenz kann man theoretisch (in der Einleitung nicht wirklich OMA tauglich) oder deskriptiv vornehmen. Letzteres wären die Korrelationseigenschaften. Erst danach kommt das, was daraus folgt, also die Interferenz etc. -- 7Pinguine 11:35, 9. Aug. 2012 (CEST)

Zu: Mit dem Laser kann man übrigens nicht die Kohärenz zwischen zwei Wellen nachweisen, höchstens eine bestimmte innere Art von Kohärenz des Laserstrahls selbst. Was sind schon zwei verschiedene Wellen? Hinter der Vorstellung von zwei Wellen oder einer Welle stecken bereits zwei Misverständnisse. Erstens, es handelt sich nicht um eine Eigenschaft allein von Wellen, denn Wellen gibt es gar nicht. Nur die Erklärung/Beschreibung der Physik im Bild von Wellen. Zweitens handelt sich bei Licht und Akustik um Photonen und Phonen die schließlich Bosonen sind, und diese sind nicht markierbar. Du kannst also nicht von einer oder von zwei Wellen reden, denn sie lassen sich beliebig aufteilen und mischen und besitzen dabei keine einzelne Identität. Beschreibbar sind sie aber unter anderem mittels des Konzeptes der Kohärenz. Ganz egal ob ich die zeitliche oder räumliche Kohärenz eines "Strahles" selbst zur Beschreibung seiner Quelle oder von "Strahlen" von verschiedenen Quellen messe. Zur Verdeutlichung: Um wie viele Wellen/Strahlen handelt es sich bei Sonnenlicht? Beim Licht einer Taschenlampe? Warum soll ein Laser eigentlich nur eine Welle/Strahl emitieren, oder handelt es sich nicht viel mehr um miteinander überlagerte Wellen/Strahlen? Was passiert, wenn ich Taschenlampen- und Laserlicht multiplexe? Ist das dann eine Welle/Strahl? Wie verändert sich die Kohärenz? Wie bei vielen Zusammenhängen gibt es in der Wissenschaft historische und theoretische Zusammenhänge. Kohärenz im Sinne der Interferierbarkeit zweier Lichtstrahlen ist ein veraltetes Konzept und nur von wissenschaftshistorischem und didaktischem Wert. Zur Definition ist sie nicht geeignet. Auch nicht indirekt, indem ich es als "einfachstes", "interessantestes", "wichtigstes" was auch immer heranziehe. Anwengungen, Folgerungen, geschichtliches, das kommt alles erst nach der (aktuellen) Definition. Ein Enzyklopädie ist da etwas anderes als ein Lehrbuch. -- 7Pinguine 12:11, 9. Aug. 2012 (CEST)

Das ist nicht dein Ernst, dass Du nicht verstehst, was mit zwei Wellen gemeint ist? Stehst du so auf dem Schlauch? Wenn du mal die mathematische Definition durchlesen würdest, wüsstest du wie es gemeint ist. Zwei Wellen sind in diesen Fall die Amplituden an zwei verschiedenen Punkten des Raumes als Funktion der Zeit. Egal, ob diese zu einem gemeinsamen Wellenfeld gehören oder zu zwei räumlich voneinander isolierten Wellen (z.B. in zwei Glasfasern). Es ist aber nebensächlich, wie man zwei Wellen auseinanderhält.

"Welle" ist natürlich auch nicht materiell gemeint. Es ist völlig egal, aus was die bestehen. So viel Abstraktionsfähigkeit muss man doch besitzen, um zu bemerken, dass die Kohärenz eine Eigenschaft losgelöst von der Beschaffenheit der Welle beschreibt und sich allgemein auf die Wellenamplitude bezieht. Es steht auch nichts anderes im Artikel. Die Kohärenz ist offensichtlich ein so schwierig zu verstehender Begriff, dass immer irgend jemand etwas missversteht. Ich habe schon Verschiedenes durchprobiert. Es gibt hier mehr Meinungen wie an der Diskussion beteiligte Personen. Allein Benutzer kmk hat schon mehrere sich widersprechende Meinungen. Formuliere doch mal den ersten Satz! Aber bitte mit Referenz und keine WP:TF. --Chris☂ (Diskussion) 20:52, 9. Aug. 2012 (CEST)

Na also, dann weißt Du ja selbst, das ein Laserstrahl nicht blos eine Welle ist und entsprechend sehr wohl die Kohärenz zwischen zwei Wellen nachweisen kann ;) Ich möchte Dir darüber hinaus empfehlen, hier nicht andere für dumm zu halten, nur weil DU ein Buch gelesen hast und GLAUBST etwas besser zu verstehen. Hier kann sich jeder mal irren, auf dem Schlauch stehen oder etwas falsch verstehen, aber andere für doof halten fällt in der Regel auf einen selbst zurück. -- 7Pinguine 21:19, 9. Aug. 2012 (CEST)

Tut mir leid, ich bin schon etwas gereizt. Liegt aber nicht an dir. Nachdem ich mich jahrelang mit dem Thema befasst habe, mich nur für den Artikel durch einen Haufen Bücher der Unibibliothek gewälzt habe, (PA entfernt) Da reagiere ich halt langsam etwas allergisch.--Chris☂ (Diskussion) 22:19, 9. Aug. 2012 (CEST)

Kein Problem. Habe Dir etwas auf Deiner Disk dazu geschrieben. -- 7Pinguine 10:00, 10. Aug. 2012 (CEST)

@Christian Schirm: Vielleicht solltest Du Dich mit dem Gedanken anfreunden, dass andere Autoren nicht nur Bücher gewälzt haben, sondern das Fach studiert haben, Prüfungen bestanden haben. eine mit den Thema verwandte Diplomarbeit verfasst haben und in ihrer Dissertation weiter mit dem Thema zu tun hatten und womöglich aktuell in einem Institut für Quantenoptik arbeiten. Und ja, ich meine in diesem Fall den Plural.---<)kmk(>- (Diskussion) 02:39, 12. Aug. 2012 (CEST)

Schön, wenn das auf dich zutrifft. Dann wird es dir ja leicht fallen, Literaur zu zitieren, wie Kohärenz in diesen Gebiet aufgefasst wird. Oder du stellst mal dar, was für dich Kohärenz und Inkohärenz bedeutet. Am besten, du gibst eine mathematische Definition deiner bevorzugten Art von Kohärenz, ergänzt die vorhandene mathematische Darstellung um einen neue Variante der Kohärenz, wie sie in der Quantenoptik üblich ist. Bereichere den Artikel um dein Wissen, wenn du welches hast, das im Artikel unerwähnt ist. Aber bitte entferne nicht das Wissen, das dich nicht interessiert! Kohärenz ist nicht nur Radartechnik, nur Quantenoptik, nur klassische Optik oder wie in meinem Fachgebiet kohärente Elektronenwellen in Festkörpern. Es gibt offensichtlich unterschiedliche Anwendungsgebiete in denen der Begriff unterschiedlich verwendet wird. Wenn etwas fehlt ergänze es bitte.--Chris☂ (Diskussion) 11:13, 12. Aug. 2012 (CEST)

Animation

Was ist jetzt bitte an der Animation bezüglich der Korrelation nicht "angemessen"? Die Animation ist eine perfekte Veranschaulichung der gezeigten mathematischen Definition der Korrelation. Ich hätte gerne eine genauere Begründung für das Löschen der Grafik. Dass die unteren Frequenzen nicht interferieren, ist doch im Zusammenhang mit den Formeln klar nachvollziehbar. Wie lässt sich Interferieren so definieren, dass sie doch interferieren?--Chris☂ (Diskussion) 23:42, 23. Jul. 2012 (CEST)

Hallo Chris.

• Mal Dir mal die Korrelation der unteren beiden Wellen auf und Du verstehst die Problematik. Tipp: Sie ist nicht identisch mit der Nullfunktion.
• Zur Interferenz: Nimm einfach zur Kenntnis, dass Interferenz sich auch in einer zeitabhängigen Funktion äußern kann. Das nennt man dann im einfachsten Fall Schwebung. Just dies wird im unteren Beispiel passieren.
• Zur didaktischen Tauglichkeit: Die Tatsache, dass wir das hier zum wiederholten Mal diskutieren müssen, sagt doch schon genug, oder?

---<)kmk(>- (Diskussion) 02:47, 24. Jul. 2012 (CEST)

Offensichtlich verstehtst du die Problematik oder die Begriffe nicht. Mein Tipp für dich: Rechne einfach das Beispiel mal anhand der Formeln für die Korrelation durch, dann brauchen wir nicht weiter zu diskutieren. Wenn sich die Wellen im zeitlichen Mittel gleich stark konstruktiv wie destruktiv überlagern, dann zeigt die Intensität keine stationäre Interferenz. Wenn du es nicht glaubst, rechne es mal durch. Alle notwendigen Formeln sind gegeben.

Ich werde die Animation jetzt wieder reinsetzen, weil sie 100% konform mit der mathematischen Darstellung der Korrelation ist. Und diese ist aus einem namhaften Lehrbuch. Wenn jemand eine gegenteilige Literaturangabe findet, können wir weiter darüber sprechen. Der Edit-War bringt uns nicht weiter, nur Quellen aus der Literatur, keine Vermutungen oder persönliche Sichtweisen.--Chris☂ (Diskussion) 14:40, 29. Jul. 2012 (CEST)

Hast Du die Korrelationsfunktion der beiden unteren Wellenformen berechnet und aufgemalt? Wenn ja, was siehst Du? Nochmal der Tipp: Es handelt sich nicht um die Nullfunktion.

Bitte akzeptiere (endlich), dass es sowohl räumliche als auch zeitliche Kohärenz gibt und damit zusammenhängend sowohl Kohärenzlänge als auch Kohärenzzeit. (Wenn Du es nicht glaubst: Lies nach im Gerthsen, Bergmann/Schäfer, Siegmann, oder einem anderen in die Thematik einführenden Lehrbuch.) Und bitte unterlasse eine erneute Einfügung der didaktisch unsinnigen Animation.---<)kmk(>- (Diskussion) 03:05, 30. Jul. 2012 (CEST)

Die Korrelationsfunktion (Nachtrag: Autokorrelationsfunktion) die Du vermutlich meinst (Faltung als Funktion der Verschiebung) ist überhaupt niemals die Nullfunktion. Gib mir doch mal ein Beispiel für zwei Funktionen, die nach deinem Kriterium inkohärent sind. Und gib mal eine klare Definition nach deiner Sichtweise, anstatt immer nur zu sagen, wie es nicht ist.

Wie bitte? War wohl etwas spät um 3 Uhr nachts oder scheinst mich mit jemandem zu verwechseln. Die Definition der räumlichen und zeitlichen Kohärenz war mein Hauptanliegen bei der Mitarbeit im Artikel von ein paar Jahren. Was soll bitte diese haltlose Behauptung?

Die Animation muss schon deshalb wieder rein, weil sie den Kern unserer Diskussion offensichtlich genau auf dem Punkt bringt.--Chris☂ (Diskussion) 08:15, 31. Jul. 2012 (CEST)

@Christian Schirm: Ich verwechsele Dich offenbar mit jemandem, der vor gut einem Monat vehement den Standpunkt vertreten hat, die unteren Wellenzüge wären perfekt inkohärent. Oder mit jemandem, der die Division von Vektoren mittels Editwar in einem Artikel halten wollte. Angesichts solcher Fehlleistungen wäre es vielleicht an der Zeit, etwas weniger forsch aufzutreten.

Ein Beispiel für nichttriviale Signale mit verschwindender Korrelation ist weißes Rauschen.

Die nächste Einfügung der Animation, ohne dass Du deren didaktischen Wert konkret benannt hast, betrachte ich als Bewerbung zur WP:VM.---<)kmk(>- (Diskussion) 23:39, 31. Jul. 2012 (CEST)

So ein Unsinn. Das war kein Editwar. Ich habe genau einmal verhindert, dass eine Gleichung gelöscht wird, nur weil jemandem die Notation nicht gepasst hat. Lese den Gerthsen Kapitel 10.1.1, dann erkennst du, dass die Animation diese Aussage veranschaulicht. Damit ist der didaktische Wert wohl eindeutig gegeben.--Chris☂ (Diskussion) 16:50, 1. Aug. 2012 (CEST)

Die Autokorrelationsfunktion ist niemals die Nullfunktion. Die Kreuzkorrelationsfunktion, wie sie für verschiedene Wellen definiert ist, ergibt zwischen zwei unterschiedlichen Frequenzen die Nullfunktion. Im Fall der Animation könnte es sein, dass wegen der Periodizität der Schwebung ein ganz leicht von Null verschiedener Wert übrigbleibt (bei geraden bzw. ungeraden Frequenzviefachen).--Chris☂ (Diskussion) 06:58, 2. Aug. 2012 (CEST)

Der mittlere alternierende Impuls ist das untere Beispiel, flankiert von zwei Impulsen des oberen Beispiels.

Vielleicht kann ich mal aus der Sicht eines Praktikers etwas zur Diskussion beitragen.

Das untere Beispiel in der Animation erkenne ich aber als exaktes Beispiel für eine vollkohärente jedoch Doppler-behaftete Reflexion. Die Interferenz zwischen beiden Wellen ist dann eine Schwebung, das Ziel einer ersten Korrelation ist hier, durch Subtraktion der Trägerfrequenz die Dopplerfrequenz als Maß für eine Radialgeschwindigkeit zu separieren; oder in komplizierteren Fällen (bei Überlagerung mit mehreren Dopplerfrequenzen gleichzeitig, z.B. bei einem Echosignal vom Hubschrauber) das Spektrum der Dopplerfrequenzen mit in einer Datenbank gepeicherten Spektren zu korrelieren und das Ergebnis zur Zielcharakterisierung zu verwenden.

All diese in der Praxis sehr wohl etablierten Technologien wären nicht möglich, wenn keine Kohärenz vorliegen würde: dann würden alle drei gezeigten Impulse chaotisch alternieren.

Nebenbei: Ich habe mir mal die verlinkte Vorlesung angesehen: Ganz interessant ist am Anfang die Beschreibung der Kohärenz durch den Dozenten: „Bei einer Kohärenz ist die Phase der Schwingung zu jedem Zeitpunkt wohlbekannt.“ (recht frei zitiert) (Bei dieser Definition kann ich sofort meine vier Tilden dahinter setzen ;) ≡c.w. 09:52, 31. Jul. 2012 (CEST)

Im Artikel steht längst, dass zwei unterschiedliche Frequenzen kohärent sein können und es wird auch nichts gegenteiliges behauptet. In der klassischen Optik ist diese Art der Kohärenz dagegen uninteressant und wird oft auch mit Inkohärenz gleichgesetzt. Dort, wo die Animation steht, geht es um Korrelation und stationäre Interferenz. Ja, auch Korrelation ist ein schwammiger Begriff. Aber dieser Abschnitt gibt eine mögliche mathematische Definition einer bestimmten Art von Kohärenz wieder. Und genau diese Definition wird durch die Animation veranschaulicht. Daher verbessert die Animation den Abschnitt.--Chris☂ (Diskussion) 18:35, 31. Jul. 2012 (CEST)

Das ist aber irgendwie sehr widersprüchlich. Wenn im Artikel tatsächlich steht, dass zwei unterschiedliche Frequenzen kohärent sein können, wieso gilt das dann nicht ebenfalls für diese Animation? Sie zeigt zwei unterschiedliche Frequenzen, die zueinander kohärent sind. Zitat: Die Animation ist hilfreich, da sie das anschaulich zeigt, was die Formeln mathematisch beschreiben. - dann müssen die Formeln entweder falsch sein, oder sie werden möglicherweise außerhalb ihrer Gültigkeitsbedingungen genutzt. Denn das untere Beispiel ist defintiv kohärent, auch unter optischen Bedingungen. Die Phasenverschiebung von Bild zu Bild ist sogar stets gleich; die Phase ist demzufolge zu jedem Zeitpunkt sehr wohlbekannt und deswegen muss dieses Beispiel kohärent sein!

Das genannte Kriterium, dass für Kohärenz eine statische Interferenz möglich sein muss, das ist mir sehr suspekt. Es gilt zum Beispiel nicht für elektromagnetische Wellen in der Radartechnik (…und nun frag mich mal, warum Licht etwas anderes sein soll…)--≡c.w. 20:31, 31. Jul. 2012 (CEST)

Nein, die Formeln sind nicht falsch, sie stammen aus dem Standard-Lehrbuch Lauterborn. Und die Formeln wurden auch nicht falsch angewendet sondern gelten insbesondere für sinusförmige Wellen. Das Problem ist, dass du glaubst (und auch kmk), dass alle Physiker nur eine Art von Kohärenz kennen würden. Dabei ist es offensichtlich anders. Es gibt unterschiedliche Arten von Kohärenz, die für unterschiedliche Anwendungen ganz unterschiedlich definiert werden. Schon allein die räumliche und zeitliche Kohärenz sind unabhängige Arten von Kohärenz. Eine Welle kann räumlich kohärent und zeitlich inkohärent sein. Oder genau umgekehrt. Ich verstehe nicht, warum es so dein Weltbild durcheinanderbringt, dass unterschiedliche Frequenzen einerseits in der Radartechnik kohärent sind, während sie andererseits in der klassischen Optik inkohärent sind. Das ist halt nunmal so. Ich hab es nicht erfunden und ich will es auch nicht werten, ich stelle es nur fest und versuche es hier wiederzugeben.

Wenn ein Physik-Student in einer Prüfung zur Optik gefragt wird "wie macht man zwei Laser kohärent?" und der Student sagt "die sind immer kohärent, weil unterschiedliche Sinus-Frequenzen immer kohärent sind", dann fällt er durch die Prüfung. Das ist Tatsache. Ich habe viele Jahre Studenten im Physikpraktikum betreut und deren Ausarbeitungen korrigiert. Die lesen heute alles in der Wikipedia nach. Und wenn da steht, dass unterschiedliche Frequenzen immer kohärent sind, dann schreiben die das ab und glauben das. Daher will ich, dass es so geschrieben wird, wie es in Wahrheit ist. Nämlich unterschiedlich, je nach Anwendung.--Chris☂ (Diskussion) 23:06, 31. Jul. 2012 (CEST)

• Ein Fachgebiet Klassische Optik mit wohl definiertem Themenumfang gibt es nicht]. Entsprechend haltlos sind deine darauf darauf aufbauenden Aussagen.
• Wo spricht man denn vom "kohärent machen" von Lasern? In meinem Umfeld regelt und lockt man sie phasenfest. Die von dir als "falsch" bezeichnete Prüflingsantwort würde hier mit Sicherheit nicht so beurteilt werden. Wobei das rein hypothetisch ist, denn der in der Frage steckende Sprachgebrauch ist hier wie gesagt, nicht üblich.

-<)kmk(>- (Diskussion) 00:05, 1. Aug. 2012 (CEST)

Trotzdem würde diese Antwort im Widerspruch zum Lehrbuch stehen. Hast du das inzwischen eingesehen?--Chris☂ (Diskussion) 00:50, 1. Aug. 2012 (CEST)

Dann ist vielleicht das Lehrbuch falsch. (Soll es auch geben: das ist oft ein Tribut daran, dass sich das Wissen der Menschheit so etwa alle fünf Jahre verdoppelt. Wie alt ist das Lehrbuch?) --≡c.w. 07:44, 1. Aug. 2012 (CEST)

Das Physik-Lehrbuch Gertsen müsste eigentlich jeder Physiker besitzen und als Referenz akzeptieren. Hier kann man folgende Definition der Kohärenz nachlesen (18. Auflage, Kapitel 10.1.1 Kohärenz, farbig hervorgehobener Kasten): "Wellen sind kohärent, wenn die Zeitabhängigkeit der Amplitude in ihnen bis auf eine Phasenverschiebung die gleiche ist". Dies trifft offensichtlich nicht auf Wellen unterschiedlicher Frequenz zu. Ich glaube es ja, dass es in der Radartechnik eine andere Definition gibt. Aber die Behauptung, dass die Kohärenz immer so definiert wird, dass unterschiedliche Frequenzen kohärent sind oder sein können, ist damit doch eindeutig widerlegt.--Chris☂ (Diskussion) 07:57, 1. Aug. 2012 (CEST)

Nein: es gibt keine andere Definition. Es gibt nur unterschiedliche Auslegung einer gegebenen Definition. Zum Beipiel: hier wird genannt: „Wir nennen Lichtbündel zueinander kohärent, wenn man durch lineare Superposition der Bündel zeitlich konstante (d.h. beobachtbare) Interferenzfiguren erzeugen kann.“ Das klingt fast so ähnlich wie deine Definition. Nur ist eben zeitlich konstant einschränkend schon mal anders definiert als zeitlich nicht veränderbar und der Begriff Interferenzstruktur lässt auch eine zeitlich veränderliche Interferenz (zum Beispiel eine Schwebung) zu. Deswegen kann ich in dieser Definition das Wort Lichtbündel auch locker durch Impuls elektromagnetischer Strahlung ersetzen, ohne dass sie falsch wird.

Damit ist der Satz in Gertsen nicht falsch, nur ist die Umkehrung seiner Aussage nicht (oder nicht mehr) zulässig. Wellen können auch dann kohärent sein, wenn die Phasenverschiebung zueinander nicht konstant ist. Und die dazugenannten Formeln beschreiben nur einen Fall: diesen seinen Zusammenhang. --≡c.w. 09:13, 1. Aug. 2012 (CEST)

Ganz nebenbei: in diesem Skript wird auch eine Interferenz mit polychromatischem Licht beschrieben, deren Kohärenzgrad zeitlich abhängig zwischen 0 und 1 oszilliert: ist das nicht genau das untere Beispiel aus der suspekten Animation? --≡c.w. 10:12, 1. Aug. 2012 (CEST)

Direkt unter dem hervorgehobenen Satz heißt es weiter im Gerthsen: "Bei rein harmonischen Wellen heißt das, daß die Frequenzen übereinstimmen müssen; die Phasen dürfen eine konstante Differenz gegeneinander haben.". Kann man das vielleicht auch anders interpretieren?--Chris☂ (Diskussion) 16:50, 1. Aug. 2012 (CEST)

Du brauchst mir den Gertsen nicht vorzulesen. Es gibt definitiv auch Kohärenz, wenn der Kohärenzgrad nicht gleich 1 ist (denn: wozu braucht man ihn dann?). Aber das lassen die von dir aus dem Gertsen zitierten Sätze, die einen Fall idealer Kohärenz beschreiben, nicht zu. Ein Fall, von dem andere Quellen behaupten, dass dieser in der Optik nicht auftreten kann.

Aber ich klinke mich jetzt hier raus: das ist ein Thema für Physiker, nicht für Radaringenieure: ich habe hier nur ein praktisches Beispiel für Kohärenz bei unterschiedlicher Frequenz genannt; die von mir gefundene Quelle kennt auch Interferenz mit polychromatischem Licht und lässt in diesem Fall bei oszillierendem Kohärenzgrad die Studenten der Optik in Aufgabe 3 dann eine Kohärenzlänge für diesen Fall bestimmen (hoffentlich lässt man sie nicht durchfallen, wenn sie das richtige Ergebnis errechnen und dies im Gertsen anscheinend so nicht drin steht). --≡c.w. 20:04, 1. Aug. 2012 (CEST)

Du willst mir irgendwie in die Schuhe schieben, dass ich nicht glauben würde, dass es Kohärenz zwischen unterschiedlichen Frequenzen gibt. Es geht darum, ob der Begriff Kohärenz IMMER Kohärenz zwischen unterschiedlichen Wellen einschließt oder nur MANCHMAL. Daher das Beispiel aus dem Gerthsen, wo Kohärenz ohne diesen Fall definiert wurde.

Bei der gegebenen Definition der Kohärenz im Artikel ist für unterschiedliche Frequenzen der Kohärenzgrad exakt Null. Setzt man die Sinusfrequenzen ein, ergibt sich $\Gamma _{12}(\tau )=\langle E_{1}(t)E_{2}^{*}(t+\tau )\rangle$ = 0 und $\Gamma _{11}(\tau )$ und $\Gamma _{22}(\tau )$ = irgendwas Endliches, so dass sich $K_{\mathrm {1} \mathrm {2} }(\tau )=\left|{2\Gamma _{\mathrm {1} \mathrm {2} }(\tau )}/({\Gamma _{\mathrm {1} \mathrm {1} }(0)+\Gamma _{\mathrm {2} \mathrm {2} }(0))}\right|=0$ für alle $\tau$ und damit vollständige Inkohärenz ergibt. Bei zwei Wellen gleicher Frequenz ergibt sich $K_{\mathrm {1} \mathrm {2} }(\tau )=1$ für alle $\tau$.

Übrigens gibt es einen großen Unterschied zwischen der Interferenz von Wellen, die aus unterschiedlichen Frequenzen bestehen und der Interferenz zwischen unterschiedlichen Frequenzen untereinander.--Chris☂ (Diskussion) 22:09, 1. Aug. 2012 (CEST)

Nochmal die Frage an kmk: Hast du jetzt eingesehen, dass der untere Teil der Animation eine Korrelation von Null ergibt, also dass $\Gamma _{12}(\tau )=\langle \sin(\omega _{1}t)\sin(\omega _{2}t+\tau )\rangle \approx 0$ und damit $K_{\mathrm {1} \mathrm {2} }(\tau )\approx 0$? --Chris☂ (Diskussion) 06:58, 2. Aug. 2012 (CEST)

Blindes Anwenden der mathematischen Definition von Korrelation liefert für jedes reale Signal $\approx 0$. Das liegt am Limes T gegen Unendlich während die Signale selbst nur eine endliche Länge haben. Also beschränkt man das Integral auf die Zeitintervalle, die für die jeweilige Messung relevant sind. Eine Grundregel bei der Veröffentlichung von Ergebnissen, die auf Korrelationen von Messergebnissen beruhen ist daher auch die Angabe der jeweiligen Integrationszeit. Und dies ist die Stelle, an der Schwebung ins Bild kommt. Diese tritt auf, wenn die wenn die Integrationszeit der Messung kurz im Vergleich zum gesamten Wellenzug, aber lang im Vergleich zur Periode der auftretenden Schwingungen ist und außerdem die Kohärenzzeit der beteiligten Signale länger als die Intergrationszeit ist.---<)kmk(>- (Diskussion) 00:35, 6. Aug. 2012 (CEST)

Falsch. Die mathematisch Definition liefert für alle realen Signale eine treffsichere Vorraussage, wie deutlich sich bei einer Überlagerung die konstruktive bzw. destruktive stationäre Interferenz von der mittleren Amplitude der Signale abhebt. Eine endliche Integrationszeit führt meist zu einer zeitabhängigen Kenngröße, die keine besonders sinnvolle Aussagekraft hat. Ist beispielsweise die Integrationszeit gleich der Schwebungsperiode, kommt eine Korrelation bzw. Kohärenz von konstant Null heraus. In welcher Anwendung würde eine derart seltsame Definition der Kohärenz eine Bedeutung spielen, die für bestimmte Schwebungen Null ergibt und für andere einen Wert, der periodisch um Null schwankt? Das ergibt überhaupt keinen Sinn. --Chris☂ (Diskussion) 23:11, 7. Aug. 2012 (CEST)

Überlege nochmal, was der Grenzübergang T --> \infty für das Produkt von 1/T und Integration über endliche Signallänge ergibt. Tipp: Jede andere Antwort als "Null" ist falsch.

Die Integrationszeit ist nicht so willkürlich, wie du unterstellst. Vielmehr ist sie durch das jeweilige Messgerät einschließlich Auswertung gegeben. Wenn eine Schwebungsperiode gleich lang, oder kürzer als diese Zeit ist, dann ist das eine Folge der Tatsache, dass ihre Frequenz die Bandbreite der Messung überschreitet. Die Existenz solcher oberen Bandbreitenschranken ist nicht etwa exotisch, oder unphysikalisch, sondern unvermeidbar. Entsprechend allgegenwärtig sind die mit ihnen zusammenhängenden endlichen Integrationszeiten bei der Bestimmung von Korrelationen.---<)kmk(>- (Diskussion) 00:48, 10. Aug. 2012 (CEST)

Ich kann nicht ganz folgen, was du mit dem ersten Satz sagen willst. Warum sollte man das T in 1/T gegen unendlich gehen lassen, während man das T in den Integralgrenzen endlich lässt? Wenn, dann lässt man natürlich beides endlich. Wenn man die Bandbreite hinreichend klein wählen muss, um eine sinvolle Aussage zu bekommen, ist das aber auch keine besonders allgemeingültige mathematische Definition der Kohärenz. Aber siehst du jetzt ein, dass die Definition für die Animation im oberen Teil vollständige Kohärenz, um unteren Teil vollständige Inkohärenz voraussagt? --Chris☂ (Diskussion) 21:35, 10. Aug. 2012 (CEST)

Die Integralgrenzen gehen selbstverständlich ebenso nach unendlich wie das T im Bruch. Bei endlicher Signallänge bleibt das Integral für beliebiges $\tau$ dennoch endlich. Und damit ergibt sich der Limes Null. Physikalische Größen haben eher selten eine allgemeingültige mathematische Definition, die man blind ungeachtet der Randbedingungen anwenden kann. Anders als bei der Mathematik ist bei der Physik immer die Realität der letzte Maßstab.---<)kmk(>- (Diskussion) 02:32, 12. Aug. 2012 (CEST)

Ein Expriment ist immer endlich. Limes bedeutet "hinreichend groß", so dass sich an der Aussagekraft nichts mehr ändern. Wenn sich in der Mathematik durch Limesbildung irgendwo Null durch Null ergibt, macht man den Limes erst ganz am Ende. In der Kontrastfunktion kürzt sich der 1/T-Faktor dann weg und der Limes kann ohne Probleme durchgeführt werden. Worauf willst du eigentlich mit dieser Diskussion hinaus? Hast du nun eine andere eindeutige wasserdichte mathematische Definition, die den Kohärenzgrad von Signalen berechnet oder nicht? Wenn du deine bevorzugte Art der Kohärenz (die du noch nicht klar Definiert hast) in dieser mathematischen Definition nicht berücksichtigt findest, was schlägst du dann vor? Diese klare mathematische Definition durch schwammige Worte zu ersetzen? Oder akzeptierst du diese (wenn auch nicht für alle Arten von Kohärenz gültige) Definition, die durch die Animation veranschaulicht wird?--Chris☂ (Diskussion) 10:48, 12. Aug. 2012 (CEST)

Du hast etwas eigenwillige Vorstellungen vom Limes. Wenn sich durch den Limes Null durch Null ergibt, dann wendet man den Satz von L'Hospital an. Insbesondere kürzt man nicht aus Limes-Argumenten heraus. lim a / (lim b) ist im allgemeinen nicht identisch mit lim (a/b). ---<)kmk(>- (Diskussion) 01:41, 17. Sep. 2012 (CEST)

Dann wende ihn doch endlich an deinen L'Hospital und rechne aus was rauskommt! Es ist übrigens völlig egal, was im Allgemeinen gilt, wir sind hier im Speziellen. Ist dir das nicht langsam selbst etwas peinlich, dass ich dir seit zwei Monaten erklären muss, wie man mit dieser Gleichung einen Kohärenzgrad mit zwei Sinusfunktionen ausrechnet? Da hilft es dir auch nichts, die Animation ständig zu löschen. Dadurch kommt für unterschiedliche Frequenzen trotzdem kein Kohärenzgrad heraus, der viel größer als Null ist.--Chris☂ (Diskussion) 00:05, 19. Sep. 2012 (CEST)

Seit zwei Wochen kam keine Antwort, daher füge ich jetzt endgültig die Animation wieder ein. Nochmal zusammengefasst: Sie veranschaulicht die Ergebnisse der mathematischen Definition, die aus dem Lehrbuch Lauterborn stammt. Außerdem wurde der Gerthsen zitiert ("Bei rein harmonischen Wellen heißt das, daß die Frequenzen übereinstimmen müssen..."), was diese Definition der Kohärenz bestätigt.--Chris☂ (Diskussion) 22:37, 27. Aug. 2012 (CEST)

Wieder raus. Wellen mit unterschiedlicher, aber fester Wellenlänge werden durchaus auch als "kohärent" bezeichnet. Siehe zum Beispiel Eugene Hecht, Optik, Abschnitt 13.4.2. Zudem ist es didaktisch fragwürdig, den eher seltenen Grenzfall eines glatten Frequenzverhältnis hervorzuheben.---<)kmk(>- (Diskussion) 01:33, 17. Sep. 2012 (CEST)

Bestimmt werden die Wellen in anderem Zusammenhang auch als kohärent bezeichnet, aber nicht in diesem Zusammenhang! Außerdem höre bitte mit deinen Blindzitaten auf. In Zukunft zitierst du bitte den Satz der das angeblich sagt! Auf den ersten drei Seiten des Abschnitts steht nichts von Kohärenz. Außerdem würde das nicht im Geringsten deine Behauptung unterstützen, dass unterschiedliche Frequenzen immer als kohärent bezeichnet werden. Das ist einfach nur absurd, dass ein Physiker nicht ein Zitat aus dem Standardlehrbuch Gerthsen Physik anerkennt.--Chris☂ (Diskussion) 00:05, 19. Sep. 2012 (CEST)

Du möchtest die Aussage im Artikel haben, dass zwei monochromatische Wellen mit festem Frequenzverhältnis als "vollständig inkohärent" bezeichnet werden. Also liegt es an Dir, diese Bezeichnung zu belegen. Im übrigen ist die Animation schlicht didaktisch schlecht. Was zwei sich im Raum ausbreitende Wellen mit einer Mischung aus rasender Uhr und kreiselndem Tortendiagramm zu tun haben, erschließt sich nur demjenigen, der die Grafik nicht nötig hat.---<)kmk(>- (Diskussion) 01:00, 19. Sep. 2012 (CEST)

Ich soll das belegen? Was soll ich denn noch tun, außer aus anerkannten Standardlehrbüchern zu zitieren? Soll ich dir jetzt weiter Nachhilfe im Rechnen geben, weil du mit dieser simplen Rechnung nicht klarkommst? Ich bemühe mich doch schon seit Monaten, trotz dass du ständig Editwars beginnst und mich auch in allen anderen Artikeln attakierst. Mir geht es nicht darum eine bestimmte Aussage im Artikel zu bevorzugen, sondern darum diese mathematische Lehrbuch-Definition zu veranschaulichen. Bisher hat hier noch kein Autor deine aus der Luft gegriffene Behauptung, unterschiedliche Frequenzen würden immer als kohärent bezeichnet werden, mit Quellen belegen können. Solange hast du keine Berechtigung hier irgendwas zu löschen, was gegen deine Behauptung spricht. Außerdem bezieht sich die Animation klar auf den Abschnitt und behauptet nicht, es wäre immer so. Das es auch nicht immer so ist, habe ich in der Einleitung klar formuliert. Also wenn du hier irgendwas beitragen willst, dann bitte mit Quellen aus bekannten Lehrbüchern, alles andere akzeptiere ich nicht. Mit Editwars kommst du hier schon gar nicht durch.--Chris☂ (Diskussion) 08:26, 19. Sep. 2012 (CEST)

Animation wieder rein. Nochmal: sie veranschaulicht, was die Formeln bereits sagen. Was sie sagen, ist jedoch nicht jedem sofort klar. Benutzer KaiMartin z.B. gibt sich als Physiker aus, kann jedoch nach Monaten noch immer nicht ausrechnen, welcher Kohärenzgrad für zwei Sinussignale herauskommt. Daher ist diese Animation bitter notwendig und gehört zum Abschnitt. Sie zeigt die zentrale Aussage der Formel. Die Aussage ist mit der Quelle Gerthsen Physik belegt. Wer diesem Buch nicht glaubt, kann sich gerne mit dem Springerverlag streiten, der den Gerthsen Physik herausgibt, aber hier in der Wikipedia ist Theoriefindung WP:TF unerwünscht. --Chris☂ (Diskussion) 20:18, 19. Sep. 2012 (CEST)

Wie wäre eigentlich, wenn du mal antwortest, anstatt mich immer nur mit Vandalistmusmeldungen zu bombadieren? Was ist jetzt? Wo ist die Quelle dafür, dass unterschiedliche Frequenzen immer kohärent sind? Wo ist dein Beweis, dass die Animation nicht die mathematische Definition veranschaulicht? Brauchst du Hilfe beim Nachrechnen?--Chris☂ (Diskussion) 12:55, 23. Sep. 2012 (CEST)

Du möchtest die Aussage im Artikel haben, dass zwei monochromatische Wellen mit festem Frequenzverhältnis als "vollständig inkohärent" bezeichnet werden. Also liegt es an Dir, diese Bezeichnung zu belegen. Die von Dir unterstellte Umkehr der Beweislast gibt es nicht. Mindestens ein ein anerkannter Lehrbuchklassiker bezeichnet zwei Wellen, von denen eine exakt die doppelte Frequenz des anderen hat, als "kohärent" (siehe den oben schon erwähnten Abschnitt bei Eugene Hecht). Die Behauptung, das rotierende Torten eine intuitive Anschauung für sich ausbreitende Wellen bieten, wird durch ständige Wiederholung nicht wahrer. Im übrigen ist die Formel für den Kohärenzgrad keine Definition von Kohärenz. Es ist die Definition für den Kohärenzgrad.---<)kmk(>- (Diskussion) 21:26, 23. Sep. 2012 (CEST)

Äh, hallo? Ich habe bereits den Gerthsen zitiert. Damit ist mein Beweis erbracht. Das kann jeder überprüfen, da den Gerthsen praktisch jeder Physiker im Regal hat. Deine Blindzitate akzeptiere ich dagegen nicht! Das steht nicht im Hecht was du behauptest. Diesen faulen Trick hast du schon beim Zwillingsparadoxon gebracht, zu behaupten dort stünde, dass die Uhren synchron bleiben, obwohl im gesamten Buch nichts davon steht. Nein, jetzt bist du dran mit Beweisen und zitierst bitte den Satz der das sagt. Was die Darstellung der Phase als Zeigerdiagramm angeht, ist das nicht nur sehr gebräuchlich, sondern es ist sogar in der Bildunterschrift ein Link zu einer Erklärung vorhanden. Als Kohärenzgrad kommt bei dem 3/4-Verhältnis der Animation ein Wert nahe Null heraus (numerisch: kleiner 0.000001). Es spielt keine Rolle, was du glaubst, was Kohärenz ist. Die Klassifizierung für Inkohärenz, partielle und vollstängige Kohärenz stammt original aus dem Lehrbuch Lauterborn. Die Beweislast für deine Behauptung liegt also ganz klar bei dir. Versuche bitte nicht noch einmal mir die Beweislast anzuhängen, ich habe zwei Bücher zitiert. P.S: ich habe einen neuen Benutzernamen--Physikinger (Diskussion) 17:52, 24. Sep. 2012 (CEST)

Wegen den hier und vor allem anderswo stark ins persönliche abdriftenden Diskussionsstils habe ich vor drei Jahren auf weitere Antworten verzichtet. Damit das hier aber nicht auf ewig unbeantwortet stehen bleibt:

Gerthsen behandelt in dem zitierten Kapitel ausdrücklich nur den Fall stehender Interferenzmuster. In diesem Zusammenhang stellt er fest, dass die beteiligten Lichtfelder kohärent sein müssen. Gefragt war aber nach einem Beleg, dass ein Lichtfeld das die Summe zweier kohärenter Felder ist, "vollständig inkohärent" sei. Das ist nicht wirklich dasselbe.

---<)kmk(>- (Diskussion) 04:25, 24. Aug. 2015 (CEST)

Schreibstil

Im Fließtext des Artikels finden sich Formulierungen mit Klammereinschüben, Schachtelsätzen, Gedankenstriche und Zusatzbemerkungen. Beispiel:

„Dieser Zusammenhang wird durch das Van-Cittert-Zernike-Theorem – nach Pieter Hendrik van Cittert (1889–1959) und Frits Zernike – beschrieben, das besagt, dass der komplexe Kohärenzgrad der normierten Fouriertransformierten der Intensitätsverteilung der Lichtquelle entspricht (Bedingungen: kleine Ausdehnungen der Lichtquelle und des Beobachtungsgebiets, ausreichend großer Beobachtungsabstand).“

So ein Versuch viele Dinge auf einmal in einem Satz unterzubringen erschwert ein flüssiges Lesen und damit das Verständnis. Dabei geht es nicht nur um den einen oben zitierten Satz. Eine stilistische Runderneuerung mit Blick auf die Empfehlungen in WP:WSIGA wäre wünschenswert.---<)kmk(>- (Diskussion) 19:51, 26. Nov. 2013 (CET)

In diesem Sinne möchte ich noch hinzufügen, dass die Konstruktion des Eingangssatzes: „Kohärenz […] bezeichnet in der Physik die Eigenschaft von Wellen, dass sich deren Auslenkung zeitlich bis auf eine Phasenverschiebung auf dieselbe Weise ändert“ reichlich unbeholfen ist und damit für das Vertrauen eines Lesers in den Artikel nicht gerade förderlich. --Gretarsson (Diskussion) 17:37, 25. Mai 2017 (CEST)

Strahlteiler beim Michelson-Interferometer

Eine Anmerkung zu den Bildern, die das Michelson-Interferometer darstellen sollen: Der Strahlteiler, der als halbdurchlässiger Spiegel ein gezeichnet ist, ist meiner Meinung nach falsch herum eingezeichnet. Der halbdurchlässige Spiegel sollte gerade die andere Diagonale in dem bewussten Quadrat sein (auch im Wikipedia artikel "Michelson-Interferometer" einsehbar). Den Wissenden störts eigentlich nur weil dadurch womöglich Anfänger irritiert werden könnten. (nicht signierter Beitrag von 134.109.12.1 (Diskussion) 11:03, 30. Jun. 2010 (CEST))

Stimmt! Die Grafik stammt von Geoemyda, die hier alle Grafiken erstellt hat. Vieleicht hat sie noch die Quelldateien und kann es leicht abändern. Am besten wäre es, wenn soche Grafiken im SVG-Format gespeichert werden würden, dann ist es für die Zukunft mit z.B. Inkscape editierbar. Ich habe auch gehofft, dass Geomeyda die Frage zum van-Cittert-Zernike-Theorem beantwortet, aber sie ist hier schon länger nicht aufgetaucht. Ich werde versuchen, sie zu kontaktieren. -- ChriSchi 12:08, 30. Jun. 2010 (CEST)

Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von: Die kritisierte Grafik ist nicht mehr im Artikel. -<)kmk(>- (Diskussion) 18:44, 30. Mai 2019 (CEST)

30m statt 3m Kohärenzlänge

Aus einer Frequenzunschärfe von 100MHz ergibt sich eine Kohärenzlänge von 30m.(nicht signierter Beitrag von 89.27.237.122 (Diskussion) )

Das Beispiel im Artikel ist schon korrekt. Eine Frequenzunschärfe von 100 MHz bedeutet für die Maxima der Strahlung eine Zeitunschärfe von 10 ns. Das wiederum setzt sich in 3 m Kohärenzlänge um. ---<)kmk(>- (Diskussion) 18:39, 30. Mai 2019 (CEST)

300000000/100000000=3. erledigtErledigt Ra-raisch (Diskussion) 17:22, 31. Mär. 2020 (CEST)

Kohärenz (Optik)

Es sollt ausdrücklich zwischen Eigenkohärenz "autocorrelation function (sometimes called self-coherence)" und Kohärenz von mehreren Photonen "cross-correlation" unterschieden werden. Der Artikel Kohärenzlänge behandelt wohl überwiegend den Begriff der Optik. Beide Artikel sollten sich deutlicher und ausdrücklich voneinander abgrenzen. Ra-raisch (Diskussion) 17:26, 31. Mär. 2020 (CEST)

Gerne. Aber nicht dadurch, dass man (auch noch mit inkorrekter Formatierung) in die erste Erklärung schreibt

Hiervon ist die Kohärenz eines Lichtstrahls zu unterscheiden Kohärenzlänge (Optik).

So funktioniert ein Lexikon nicht. --Haraldmmueller (Diskussion) 17:48, 17. Jun. 2020 (CEST)