Kohärenzen

Kohärenzen bezeichnet in der Physik das Phänomen stabiler Phasenbeziehungen zwischen Teilen eines Systems, wodurch Interferenz und konstruktive Überlagerungen möglich werden. Sie sind nicht einfach mit Monochromie gleichzusetzen, sondern beschreiben die Kontinuität der Phasenlage über Raum und Zeit oder zwischen Quantenzuständen.

In der Optik unterscheidet man räumliche Kohärenz, die die Phasenstabilität über räumliche Ausdehnung beschreibt, und zeitliche Kohärenz, die die Phasenstabilität über die Zeit charakterisiert. Typische Größen sind die räumliche Kohärennlänge lc und die Kohärenzzeit τc. Die Kohärenz wird oft durch Kohärenzfunktionen beschrieben, etwa die erste Ordnung g1(τ, r1, r2) und die zweite Ordnung g2(τ, r1, r2), die das Ausmaß der Kohärenz quantifizieren.

In der Quantenmechanik bezeichnet Kohärenz die Fähigkeit eines Systems, Superpositionszustände beizubehalten; Umweltwechselwirkungen führen zur Dekohärenz, dem Verlust kohärenter Phasenbeziehungen. Kohärenz ist daher grundlegend für Interferenz, Quantenabläufe und die Funktionsweise vieler Experimente in der Optik sowie in der Quanteninformation.

Anwendungen umfassen Interferometrie (zum Beispiel Michelson- oder Mach-Zehnder-Interferometer), Holographie, Lasertechnik, Spektroskopie und verschiedene Methoden der Quantenkommunikation und -berechnung. Das Konzept wurde im 20. Jahrhundert in der Optik und der Quantenphysik entwickelt und ist zentral für das Verständnis von Wellen- und Quantenphänomenen.