干渉計による可視性

干渉可視度（干渉可視度、フリンジ可視度、文脈によっては単に可視度とも呼ばれる）は、波の重ね合わせを受けるあらゆるシステムにおける干渉のコントラストの尺度です。例としては、光学、量子力学、水波、音波、電気信号などが挙げられます。可視度は、干渉パターンの振幅と個々の波のパワーの合計との比として定義されます。干渉可視度は、 2つの波（または1つの波自身）のコヒーレンスを測定する実用的な方法を提供します。コヒーレンスの理論的な定義は、相関の概念を用いたコヒーレンス度によって与えられます。

一般的に、2つ以上の波が重ね合わされ、それらの位相差が変化すると、結果として生じる波のパワーまたは強度（量子力学では確率または個体数）が振動し、干渉パターンが形成されます。点ごとの定義は、時間または空間で変化する可視性関数に拡張できます。たとえば、二重スリット実験では、位相差は空間の関数として変化します。あるいは、位相差は、たとえば干渉計のバーニアノブを調整することによって、オペレーターによって手動で制御することもできます。

線形光学干渉計（マッハ・ツェンダー干渉計、マイケルソン干渉計、サニャック干渉計など）では、干渉は時間または空間にわたる強度振動として現れ、これはフリンジとも呼ばれます。このような状況下では、干渉計の可視性は「マイケルソン可視性」^{[ 1 ]}または「フリンジ可視性」としても知られています。このタイプの干渉では、2 つの干渉波の強度（パワー）の合計は、特定の時間または空間領域における平均強度に等しくなります。可視性は次のように表されます。^{[ 2 ]}

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

振動強度の振幅包絡線と平均強度に関して：

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

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

したがって、次のように書き換えることができます。^{[ 3 ]}

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

ここで、I _maxは振動の最大強度、I _{min は}振動の最小強度である。

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

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

2つの光場が理想的には単色（単一波長のみで構成される）で同じ偏光の点光源である場合、予測される可視度は次のようになります。

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

どこ${\displaystyle I_{1}}$そして${\displaystyle I_{2}}$それぞれの波の強度を示す。${\displaystyle \gamma }$これは、元の電場の位相関係を示しています。光場間の不一致は、理想的な状態からの可視性の低下につながります。この意味で、可視性は2つの光場間のコヒーレンスの尺度となります。この理論的な定義は、コヒーレンス度によって与えられます。この干渉の定義は、水波と電気信号の干渉に直接適用されます。

例

シュレーディンガー方程式は波動方程式であり、量子力学ではすべての物体を波とみなすことができるため、干渉は至るところに見られます。いくつかの例を挙げると、ボーズ・アインシュタイン凝縮体は干渉縞を示すことがあります。原子集団はラムゼー干渉計で干渉を示します。光子、原子、電子、中性子、分子は二重スリット干渉計で干渉を示します。

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