
【化】 statistical optics
【醫】 statistics
【經】 numerical statement; statistics
optics
【化】 optics
【醫】 optics; photology
統計光學(Statistical Optics)
統計光學是光學領域的重要分支,聚焦于光場的隨機波動特性及其統計規律。其核心在于運用概率論與隨機過程理論,分析光波在傳播、幹涉、衍射等過程中的非确定性行為,尤其適用于部分相幹光、非均勻介質等複雜場景。
波動性與隨機性的結合
光既具有電磁波的經典波動屬性(如幹涉、衍射),又因光源的量子本質及傳播環境擾動而表現出隨機性。統計光學通過統計方法(如相關函數、功率譜)量化這種隨機性,例如分析光場相幹性(Coherence) 的時空演化規律。
參考:Goodman, J. W. (2015). Statistical Optics. Wiley.
核心研究對象
參考:Mandel, L., & Wolf, E. (1995). Optical Coherence and Quantum Optics. Cambridge University Press.
概率與隨機過程工具
采用相關函數(Correlation Function) 和功率譜密度(Power Spectral Density) 表征光場的統計特性。例如,光場的一階相幹性由互相關函數 $ 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 $E$ 為電場分量。
參考:Saleh, B. E. A., & Teich, M. C. (2007). Fundamentals of Photonics. Wiley.*
部分相幹光理論
突破傳統光學中“完全相幹”或“完全非相幹”的理想假設,建立適用于實際光源(如熱光源)的部分相幹光模型,為激光通信、天文觀測等提供理論支撐。
成像與傳感
參考:Rogers, G. L. (2017). Statistical Optics in Engineering. CRC Press.
光通信與量子信息
統計模型用于分析光纖信道中的噪聲、多徑效應,并支撐量子密鑰分發中的光場統計安全性驗證。
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統計光學 | Statistical Optics |
相幹性 | Coherence |
散斑 | Speckle |
相關函數 | Correlation Function |
部分相幹光 | Partially Coherent Light |
權威文獻來源
統計光學是光學領域的一個重要分支,主要研究光場的統計特性及其應用。以下是綜合多來源信息的詳細解釋:
統計光學通過統計學方法分析光的隨機性,例如光波的相位、振幅漲落,以及光子計數分布等。它結合了經典波動理論和量子理論,尤其關注光與物質相互作用中的隨機現象。
統計光學通過統計學工具揭示光的本質規律,其理論和方法在精密測量、信息處理、量子技術等領域有重要價值。如需進一步了解具體公式或實驗案例,可參考光學教材或專業文獻。
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