Когерентні хвилі

Відео: 7.7 Інтерференція світла

Ми оточені предметами звичних розмірів-ми знаємо, яких розмірів наш тіло-ми впевнені: один стілець комфортний для одного лише людини. У світі мікроквантовом, в світі речей мікроскопічних, все представляється менш прозаїчним: стілець, зменшений в пару сотень мільярдів раз і прийняв розмір атома, втратить свої чіткі межі, як і будь-який зменшений так предмет. Причому всі предмети зможуть вміститися в один простір, при цьому один одному не заважаючи. Чому? У квантовому світі об`єкти - хвилі, що проникають друг у друга, тому на один стілець цілком можуть сісти і п`ять чоловік, і десять, і двадцять. Такі хвилі назвали хвилями когерентними.

Когерентність означає взаємозв`язок, узгодженість (cohaerens - зв`язує, знаходиться в зв`язку). Когерентні хвилі, відповідно, мають однакові частоти, однакові амплітуди, однакову різницю фаз. Цим ознаками відповідають хвилі монохроматические, необмежені ні в часі, ні в просторі.

Щоб когерентність хвиль відчути експериментально, речі (об`єкти) не тільки потрібно зменшити, а й дуже сильно охолодити, тобто знизити хаотичний рух атомів. І мова тут не просто про "мінусі", А про мільярдні частки градуса за Кельвіном. Хвильові властивості того ж стільця повинні стати помітними при неймовірно низькій температурі: - 45 К.

Цікава особливість хвиль - в здатності когерентно складатися, тобто упорядковано і узгоджено. Наприклад, когерентні хвилі в часі - музика. Так-так, музика! Кожен звук звучала мелодії, його тривалість, його частота, його висота - сувора впорядкованість і відповідність. Ослаблення когерентності сприймається нами, як фальшиве звучання, а втрата когерентності - як шум. Саме когерентність відрізняє музику від безладних і дратівливих часом звуків.

Так і об`єктам квантового світу когерентність дає нові якості, настільки цінні для створення і отримання абсолютно нових матеріалів, часом радикально змінюють існуючі технології.

Не випадково понад 40% Нобелівських премій за останні два десятиліття пов`язані саме з когерентними явищами: холодні атоми, рідкий гелій, надпровідники.

Способи отримання когерентних хвиль:

Відео: 5.8 Інтерференція хвиль

• інструментальне отримання (поділ однієї хвилі, що йде від джерела, на дві);
• розподіл фронту.

Дециметрового-міліметрові діапазони електромагнітних коливань використовуються переважно в зв`язку та радіоелектроніки. Але за останні 15-20 років їх застосування зросла в областях нетрадиційних, і переважно в біології та медицині. А більш короткохвильові діапазони використовувалися ще раніше, з моменту відкриття джерела когерентних коливань.

Відео: Інтерференція світла, 1977

Ви чули про фізіотерапії? Зрозуміло - так. Це - перша область використання когерентних хвиль в медицині. Прогрівання тканин дозволяло (і дозволяє зараз) прискорювати реакції (як хімічні, так і біохімічні), ніж та визначався фізіотерапевтичний ефект. Хвилі здатні проникнути вглиб організму, безпосередньо в ті тканини, в які їх направляють.

А наскільки цінно відкриття гіпертермії! Ще в шістдесятих роках минулого століття встановили: когерентні хвилі здатні руйнувати злоякісні пухлини.

Нікого не дивує сьогодні і лазерна хірургія, в якій використовуються всі ті ж когерентні хвилі, але тільки в дуже вузьких пучках, здатних руйнувати як тканини м`які, так й кісткові. Тут застосовні різні лазери, з різними частотами, в залежності від характеру операцій і тканин. практично "безкровні" операції, після яких пацієнт одужує набагато швидше.

Аналіз з`явилися нових напрямків застосування когерентності хвиль дозволяє думати, що і медицина, і біологія досить скоро стануть основними галузями їх застосування.