コヒーレント光は昔どこにあったのか

質問

現代はレーザー光源が安く手軽に手に入る．
干渉縞を実験する光源としてレーザー光源は干渉性の高い光源だから適している．
ではレーザーの無かった時代は干渉縞を得る光源に何が使われていたのか教えて下さい．
たかだか５０年前にはレーザー光は手に入りにくい光源だった．
５０年前の時代に手に入った光源は、太陽光、燃焼光、電灯光、放電光、蛍光しかない．蛍光以外は高温高熱の物体から発されたランダムな位相とランダムな放射強度が非線形の時系列を辿る光源しか存在しない．
明るさから順に並べれば、太陽光、アセチレンガス燃焼灯、アーク放電灯などがあるが、どれも高温高熱の物体から発生した干渉性のない光源しか５０年前には存在しない．
1805年ころトーマス・ヤングが、光源からの光を平行な2つのスリットを通すと衝立上に干渉縞を生じることを示した。
そのような干渉性の高い光源の無い時代にフラウンホーファーは実験を行い、回折や干渉を観察した．
ヤングやフラウンホーファーの時代に干渉性の光源は存在しない．
フラウンホーファーは1826年に亡くなった．
フラウンホーファーはたとえばどのような光源を利用して実験を行ったのだろうか．教えて下さい．
干渉性はもともとの光源になく、実験装置から何かのフィルター作用として生まれ出た疑いを今もつ．
装置から干渉性が高まる疑いを否定する事実、またはランダムな位相や非線形性の時系列から生まれ出たはずの光源になぜ干渉性が生まれているのか教えて下さい．

回答No.8

五十嵐 正（@oh-Tokyo）

回答４です。　補足します。　　　　　　　　　　　　(ここは No.８です）

光源が白熱電球の場合の縞模様は、揃った位相で生じる現象ではなく、多数色温度の周波数が混合した変調波による縞模様だと考えられます。

白熱灯光源でも縞模様が見えるのは、どこか何か間違いか事象見落としではと疑ぐりたいですが、縞が出るのは事実です。
そこで、正しい現象と仮定し、状況を少し詳しく考えてみます。

白熱灯光源の場合、ステムに近い箇所の発光体は支持部ほか熱伝導で温度が僅かに低く、支持なしの中空箇所は高温気味で、この状態で光波は継続発生します。
従来は、この高低色温度の周波数が混在する点が軽視されていた気がします。
（ここは光子として考えます。結果で発生する光は、光波の世界です）

発光体のフィラメント各箇所は、多種の色温度の光 (各種周波数の光波) が同時に発生するので、合成して変調された光波の輝度(波高値、正確には光量実効値) が周期的に継続発生し、乱雑化せず一定周期で繰り返し発生します。つまり、変調波の山谷の間隔は常に一定周期で、波高値も一定した合成波になる筈です。

光源が熱放散や輝度などに変動がなく、発生する光波にゆらぎがないなら、合成波は見かけ上位相間隔が揃った定位相の光波に見える筈です。
ただし、フィラメントが加熱されて最高温の安定値になるまでの過渡期では、各色温度の低温側の光は消滅し、高温側の定常光だけが残存します。

このとき発生光をスクリーン面で見たとしたら、赤みへ偏った全面白色に見える筈です。　しかし部分的には、合成した光の明暗が存在しています。
そこで、狭い箇所だけをスリットで通過するように投影すると、そのスリット幅部分の何本かの明暗つまり縞模様が見えることになるわけです。

以上は、私が推察した仮説です。なので、参考程度に考えて下さい。

なお、回答者からの反問に対し質問者が返答しても、作法違反ではない筈です。
一般に質問の環境条件が不明で回答者が条件説明を問うことが多く見られます。もし質問者が返さないと、回答者は多種多様な条件をツリー構造にでもして諸種条件に答える必要が生じます。現実にはできないので質問が解消できない方向になります。　そんな理不尽がことはあってはならず、回答者からの反問へ返すのはルール違反ではないと思うのですが。

お礼

oh-Tokyo様No.4、５に続く3回目のご回答をありがとうございます．
面白い考察です．
でも白熱電球でなく白雲を光源にしてるときにも縞模様が見えるのです．
たとえばフラウンホーファーのフラウンホーファー回折を実験した時代は1800年代前半なのでまだイギリスの「ジョゼフ・スワン」の1800年代中盤まで電球は生み出されていません．
光源は太陽か、アセチレン灯か、何かの燃焼でトリウム鉱石を加熱した時の発光のどれかです．

oh-Tokyo様＞光源が白熱電球の場合の縞模様は、揃った位相で生じる現象ではなく、多数色温度の周波数が混合した変調波による縞模様だと考えられます。・・白熱灯光源の場合、ステムに近い箇所の発光体は支持部ほか熱伝導で温度が僅かに低く、支持なしの中空箇所は高温・・・・つまり、変調波の山谷の間隔は常に一定周期で、波高値も一定した合成波になる筈です。

Q>重ね合せ加算演算の波動から生じたうなりには周期性のある歪み波の性質から明暗縞模様の発生がたしかに期待できます．

でも白熱電球でなく白雲を光源にしても縞模様が見えるのです．

oh-Tokyo様＞回答者からの反問に対し質問者が返答しても、作法違反ではない筈です。
一般に質問の環境条件が不明で回答者が条件説明を問うことが多く見られます。もし質問者が返さないと、回答者は多種多様な条件をツリー構造にでもして諸種条件に答える必要が生じます。

Q＞詳細な説明を要求する反問ならば正当性があります．
oh-Tokyo様の問いはいつも真摯で正鵠を得て正当だと思います．

ほかに散見する混ぜ返して目くらましを目的に詭弁を操る反問は不当です．
Q&Aの矛先を鈍らせる目的の反問は不当です．

補足

回答者oh-Tokyo様に質問したmasabanから補足します．
No.8でoh-Tokyo様がご提案下さった方法では解決しません．
下記に説明します．

No.8でoh-Tokyo様がご提案した
『oh-Tokyo様＞継続発生し、乱雑化せず一定周期で繰り返し発生します。つまり、変調波の山谷の間隔は常に一定周期で、波高値も一定した合成波になる』

とすると、その成分の単色1個の波はそれぞれが特定の初期位相と特定の振幅と、特定の波長のまま観察の期間が10分間なら、その10分について一定なのです．

レーザー以外の光源になければならぬ確率変動の性質がご提案のうなり波には最初から欠けてありません．

もともと変動していないので当然干渉するのです．
だから確率変動している光源から干渉が起きるとき、装置のどこかが光の性質をコヒーレントに変換してしまっているのでは、という疑問に答えていないのです．

でもご提案のように色の異なる光源が電球のフィラメントに同時にある場合．波長の異なる複数波はうなりを作り、実際に干渉縞を作った実験を確認できます．

その明暗縞模様、七色の虹のような縞模様ができます．
WEBにそういう事例があるのでご紹介します．
http://k1-kaneshiro.xsrv.jp/wp-content/uploads/2016/03/2-6%E5%9B%9E%E6%8A%98%E3%83%BB%E5%B9%B2%E6%B8%89.pdf
長編で１６ぺーじもあるのですが、その中の5ページ目に紹介したい部分があります．
「Double slit に白色光を通すと，スクリーンに現れるのは白と黒の明暗の縞ではなく，Fig6-12(a) のような中央に近い側から青~黄~赤と色づいた明線が並ぶ干渉縞になる」とFig6に写真と図説があります．
是非ご覧ください．
白色光とはレーザーではない光源ですから、ランダムに波の3要素が変動する波動です．

ただし、干渉縞や回折が起きるのでその光源は成分のどの光色についてもそれぞれが、特定の初期位相と特定の振幅と、特定の波長を観察の期間が10分間なら、その10分について一定なのです．
1時間なら1時間の期間ずっと一定なのです．

変動し一定にならないはずの光源ならば、光路の途中で装置のスリットに生まれ出た定在波が特定の初期位相と特定の振幅と、特定の波長のコヒーレント光をスクリーンに再送したと推論するしかないのです．