相干长度计算器

相干长度在光学、激光物理和量子力学等领域中起着关键作用，作为表征光源相干性的基本测量标准。相干长度是指相干波（如激光）保持可预测相位关系的距离，这对成像质量、干涉和全息术有重要影响。

历史背景

相干长度的概念起源于对光波干涉的研究，这与光的波动理论密切相关。它量化了光产生稳定干涉图样的能力，这一原理对于激光和光学相干断层扫描的发展至关重要。

计算公式

相干长度（\(COL\)）可以用以下公式计算：

\[ COL = \frac{\lambda^2}{2 \cdot d\lambda} \]

其中：

• \(COL\) 是相干长度，
• \(\lambda\) 是波长范围的中心，
• \(d\lambda\) 是波长范围的总值。

计算示例

对于中心波长为500纳米，总波长范围为20纳米的光源，相干长度计算如下：

\[ COL = \frac{500^2}{2 \cdot 20} = 6250 \text{ 纳米} \]

重要性和使用场景

相干长度在需要长距离精确相位控制的应用中至关重要，例如干涉测量、全息术和光学仪器校准。在电信中，相干长度对于评估光纤链路的性能也很重要。

常见问题解答

1. 什么因素影响光源的相干长度？

   • 相干长度主要受光源光谱宽度的影响；光谱宽度越窄，相干长度越长。

2. 相干长度与相干时间有何关系？

   • 相干时间是相干长度的时间对应项，表示波保持可预测相位的时间。相干长度和时间通过光速相关联。

3. 相干长度可以增加吗？

   • 可以，通过缩小光源的光谱范围（减少 \(d\lambda\)），可以增加相干长度，从而改善干涉和成像应用的质量。

这个计算器简化了相干长度的确定，使其在教育、研究和光学及光子学实际应用中变得易于使用。