Me refiero, a las que salen conjuntas del mismo electrón del átomo excitado, al producirse luz cohesionada.
Por si esútil, definamos ante todo, la Coherencia en sus dos vertientes:
Coherencia temporal: Digamos que es el tiempo en que una onda realmente oscila como un perfecto sinuoide, antes de que cambie de fase al azar y por tanto es predecible. Aproximadamente es de unos 10 nanosegundos.
Coherencia espacial: que podriamos definir como la longitud espacial donde la onda oscila de manera regular, sinoidal y por tanto predecible.
Suponiendo (que es mucho suponer) que una única fuente monoenergética comience a emitir fotones, lo hara de uno en uno, cada 10 nanosegundos mas o menos (luego veremos que pasa cuando los emite de dos en dos). Esta fuente ideal, por tanto emitira trenes de onda con la misma frecuencia, la onda seria una sinuoide pefecta, las fases no estarían correlacionadas entre sí (no interferirían) y por tanto presentarían una longitud de coherencia infinita. No se si habras leido en algun otro post, cunado decía que la luz monocromática no existe. Y es verdad, teniendo en cuenta que la coherencia temporal es una manifestacion de la pureza espectral y todos, absolutamente todos, los espectros de emisión presentan unas lineas características. ¿por qué? pues porque la fuente esta emitiendo luz mas o menos coherente, o parcialmente coherente. Por ejemplo la mejor lampara de descarga del mundo puede tener una longitud de coherencia de unos pocos milimetros, mientras que un rayo laser por ejemplo puede tener una longitud de coherencia de varias decenas de Kilometros.
Estas ondas no estan superpuestas, sus frentes van ordenados uno detras de otro y por tanto no se pueden separar (ya van separadas con una coherencia espacial de una longitud de onda). Si obtienes un espectro veras un solo color sin ninguna linea.
El caso real, es que esa unica fuente emisora varie la frecuencia, al menos de vez en cuando. Entonces durante un espacio de tiempo las ondas son predecibles, es decir su coherencia temporal, será una coherncia temporal parcial siendo por tanto predecibles. Sin embargo la chorencia espacial es completa, toda vez aue se emiten por una misma fuente (imaginate circulos concentricos que representen un frente de onda cada uno, estos circulos concentricos unos estaran separados por un radio de 1 longitud de onda por ejemplo pero al variar la fuente la frecuencia el siguiente circulo ya no tendra una simetria respecto a los primeros, -en el caso ideal anterior, todos los circulos serian perfectamente concentricos y separados por la misma distancia)- sin embargo cualquier punto de los circulos, en ambos supuestos, estaran siempre en fase, tanto los de una frecuencia como los de otra por lo que en este caso real, la coherencia espacial seria completa, mientras que la coherencia temporal seria solo parcial.
En cualquier caso ninguna de estas ondas interfieren entre si, porque además no producen ninguna onda secundaria.
Ahora vamos con el caso de emision de dos fotones. Esto tiene nombre y apellidos, "Emisión estimulada". Maxwell-Boltzmann establecieron que por término medio un numero de atomos en un volumen determinado, alcanzará cualquier estado excitado de energía (dieron la expresión matemática Nº=No e^(-E/kT), donde No es una constante a una temperatura determinada, E es la energía que adquirirá el atomo y T es la temperatura a la que estan los átomos y que da lugar a No). Esta claro que cuanto mayor sea el valor de E, menor será la exponencial y por tanto menos atomos se encontrarán en ese estado excitado de energía, pero ciertamente alguno habrá. El atomo excitado transmitira la energía a sus capas de elecrones, modificando su estado fundamental y por tanto habra un electron con un cierto nivel de energía en un estado superior. Ese electron emitira expontaneamente un foton voviendo a su estado fundamental en un perido de unos 10 nanosegundos. Einstein observó que un foton puede interaccionar con un atomo excitado, mientras que éste se haya aún en su configuracion de energía superior, esto es, un foton puede interferir con un atomo ya excitado (antes de esos 10 ns que tardaria en volver a su estado fundamental). En este caso el electrón emitiria DOS fotones, pero además de la misma frecuencia, con la misma dirección, con la misma fase y con la misma polarización que el fotón incidente, es decir fotones de una gran coherencia espacial (varios Kilometros como he dicho antes). Se dice que estos fotones estan en el mismo estado de radiación que la onda incidente y tienden a sumarse a ella, incrementando su densidad de flujo. Este descubrimiento de Einstein, dio lugar a la fabricacion del primer rayo laser, 50 años despues de haberlo dicho). Entonces esta onda tampoco se podria desdoblar, teniendo en cuenta que tiene misma frecuencia, misma fase, misma polarización..... sería una unica onda (por cada emisión) con una densidad de flujo muy superior a la producida por una emisión normal.