
【化】 statistical optics
【医】 statistics
【经】 numerical statement; statistics
optics
【化】 optics
【医】 optics; photology
统计光学(Statistical Optics)
统计光学是光学领域的重要分支,聚焦于光场的随机波动特性及其统计规律。其核心在于运用概率论与随机过程理论,分析光波在传播、干涉、衍射等过程中的非确定性行为,尤其适用于部分相干光、非均匀介质等复杂场景。
波动性与随机性的结合
光既具有电磁波的经典波动属性(如干涉、衍射),又因光源的量子本质及传播环境扰动而表现出随机性。统计光学通过统计方法(如相关函数、功率谱)量化这种随机性,例如分析光场相干性(Coherence) 的时空演化规律。
参考:Goodman, J. W. (2015). Statistical Optics. Wiley.
核心研究对象
参考:Mandel, L., & Wolf, E. (1995). Optical Coherence and Quantum Optics. Cambridge University Press.
概率与随机过程工具
采用相关函数(Correlation Function) 和功率谱密度(Power Spectral Density) 表征光场的统计特性。例如,光场的一阶相干性由互相关函数 $ Gamma(mathbf{r}_1, mathbf{r}_2, tau) = langle E^(mathbf{r}_1, t) E(mathbf{r}_2, t+tau) rangle $ 描述,其中 $E$ 为电场分量。
参考:Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007). Fundamentals of Photonics. Wiley.*
部分相干光理论
突破传统光学中“完全相干”或“完全非相干”的理想假设,建立适用于实际光源(如热光源)的部分相干光模型,为激光通信、天文观测等提供理论支撑。
成像与传感
参考:Rogers, G. L. (2017). Statistical Optics in Engineering. CRC Press.
光通信与量子信息
统计模型用于分析光纤信道中的噪声、多径效应,并支撑量子密钥分发中的光场统计安全性验证。
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统计光学 | Statistical Optics |
相干性 | Coherence |
散斑 | Speckle |
相关函数 | Correlation Function |
部分相干光 | Partially Coherent Light |
权威文献来源
统计光学是光学领域的一个重要分支,主要研究光场的统计特性及其应用。以下是综合多来源信息的详细解释:
统计光学通过统计学方法分析光的随机性,例如光波的相位、振幅涨落,以及光子计数分布等。它结合了经典波动理论和量子理论,尤其关注光与物质相互作用中的随机现象。
统计光学通过统计学工具揭示光的本质规律,其理论和方法在精密测量、信息处理、量子技术等领域有重要价值。如需进一步了解具体公式或实验案例,可参考光学教材或专业文献。
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