同調性 | Optoelectronics Lab

同調性、相干性（coherence）

光的同調可以分成兩個部分來討論，一個是時間同調（Temporal Coherence），另一個是空間同調（Spatial Coherence）。

對於時間同調與空間同調的解釋，這邊寫得很好。
http://www.lasertech.tw/laser_noun.php?g_id=IyQlKiYlMjklXiQqJio=

-理想光源-

理想光源為單色點光源，其波動方程式 $E=E_{01}cos(kz-\omega t+\theta)$ ，其中 $\theta$ 為定值。當光發射出去後，光波波前相位一致。

-自然界光源-

但自然界的光波 $\theta$ 不會一直不變，因此一般單一光波的波動方程式可以修正成 $E=E_{01}cos(kz-\omega t+\theta(t))$ ，初始相位 $\theta(t)$ 會因時間不同而不規則改變，使得發射出去的波相位不一致。

光源中的分子或原子經由自發輻射或受激輻射過程，發射出光波波列，在一波列中 $\theta$ 為一定值。但每次分子或原子所發射的光波波列是有限長的，光波波列的長度與他們所處的環境有關，如果發射光波的分子或原子受其他分子原子影響，使得發射光波的過程受到干擾，則發射出的光波波列會較短。但在超高真空，氣體分子相互作用機可以忽略的情況下，光源發射的波列持續的時間 (就是同調時間)也不會超過 $10^{-8}s$ 。自然界光源的發光過程以自發輻射為主，是一種隨機發射的過程，分子或原子先後發射不同波列，或是不同分子原子發射不同波列，波列與波列彼此之間無任何關連。雷射光源雖然是由受激輻射所產生，但每次發光的持續時間 $\tau_c$ 還是有限的，也可以說每次發射的波列長度 $l_0$ 是有限的。

雷射光光源先後產生兩道波列，a 和 b，假設長度皆為 $L_0$ 。每道波列又都被分光鏡分成兩道波列，其中經由 $M_1$ 反射鏡反射到屏幕的為 $a_1$ 和 $b_1$ 波列，經由 $M_2$ 反射鏡反射到屏幕的為 $a_2$ 和 $b_2$ 波列。a 波列和 b 波列沒有固定相位關係；只有同一波列分光出來的波列有固定相位關係，比如 a 波列和 $a_1$ 波列；而由不同波列所分出來的波列也沒有固定相位關係，如 $a_1$ 波列和 $b_2$ 波列。當兩條路徑的光程差 $\Delta L=l_1-l_2$ 小於同調長度 $L_c$ 時，表示 $a_1$ 和 $a_2$ 波列有機會重疊產生干涉。但若是，同一波列分出來的兩道波列首尾分開，此時就無法產生干涉。