Optiskā šķiedra ir plastmasas vai caurspīdīga šķiedra, ko izmanto gaismas izplatīšanai. Darba princips ir pilnīga iekšējā atstarošana no pilnīgi atšķirīgām sienām. Tātad gaismu var pārraidīt lielos attālumos, jo šķiedru optikas elastība ir pietiekama. Tāpēc to izmanto mikroskopos, kuru izmēri ir dati komunikācija , smalku endoskopu dizainā utt optiskā šķiedra kabelis ietver trīs slāņus, piemēram, serdi, apšuvumu un apvalku. Caur apšuvumu ir noslēgts serdes slānis. Šeit apšuvuma slānis parasti tiek veidots ar plastmasu vai silīcija dioksīdu. Galvenā kodola funkcija optiskajā šķiedrā ir optiskā signāla pārraidīšana, kamēr apšuvums virza gaismu kodolā. Tā kā optiskais signāls tiek virzīts pa visu šķiedru, to sauc par optisko viļņvadu. Šajā rakstā ir apskatīts optiskās šķiedras ciparu apertūras pārskats.
Kāda ir optiskās šķiedras ciparu apertūra?
Definīcija: Optiskās šķiedras spējas mērīt tajā notiekošo gaismas staru mērīšana ir pazīstama kā skaitliskā apertūra. Īsā forma ir NA, kas ilustrē efektivitāti ar gaismas kas tiek savākts šķiedrā, lai to pavairotu. Mēs zinām, ka tad, kad gaisma tiek izplatīta caur optisko šķiedru pilnīgas iekšējās atstarošanas laikā. Šķiedras iekšienē notiek vairākas kopējās iekšējās refleksijas, kuras pārraida no viena gala uz otru.
Optisko šķiedru kabelis ar iekšējo atstarojumu
Kad gaismas stars ir iegūts no optiskās šķiedras avota, tad optiskajai šķiedrai jābūt ļoti efektīvai, lai tajā iegūtu maksimāli izstaroto starojumu. Tātad mēs varam teikt, ka gaismas efektivitāte, ko iegūst no optiskās šķiedras, ir galvenais varonis, kad tas pārraida signālu pa visu optisko šķiedru.
Skaitliskā apertūra ir savienota ar pieņemšanas leņķi, jo pieņemšanas leņķis ir maksimālais leņķis gaismas kustības laikā caur šķiedru. Tāpēc NA un pieņemšanas leņķis ir savstarpēji saistīts.
Optisko šķiedru eksperimenta skaitliskā apertūra
Optisko šķiedru eksperimenta diagramma ir parādīta zemāk. Nākamajā attēlā gaismas stars, kas tiek pārnests uz optisko šķiedru, tiek apzīmēts ar “XA”. Šeit ‘ƞ1’ ir serdes refrakcijas indekss, bet ‘ƞ2’ - apšuvums.
Šis attēls ilustrē gaismas staru fokusu uz optisko šķiedru. Šeit gaismas stars pārvietojas no blīvākas uz retāku barotni ar leņķi ‘α’ caur šķiedras asi. ‘Α’ leņķi optiskās šķiedras kabelī sauc par pieņemšanas leņķi.
Šis krītošais stars pārvietojas šķiedru kabelī, lai pilnībā atspoguļotos caur serdeņa apšuvuma saskarni. Tomēr kritiena leņķim jābūt lielākam, ja tas tiek kontrastēts ar kritisko leņķi, vai arī, ja krituma leņķis ir mazs, salīdzinot ar kritisko leņķi, tad stars tiek lauzts, nevis atspoguļots.
Pamatojoties uz Snela likumu, lauztais stars un krītošais leņķis raidīs tajā pašā leņķī.
Optiskās šķiedras ciparu diafragma
Tāpēc, piemērojot šo likumu 1. vidējā (gaisa) un kodola saskarnē, vienādojums būs
Ƞ grēks α = Ƞ1 grēks θ
Vērtību ‘θ’ var uzrakstīt no iepriekš minētā attēla, piemēram, šādi.
Θ = π / 2- θc
Iepriekšējā vienādojumā aizstājot ‘θ’ vērtību
Ƞ sin α = Ƞ1 grēks (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * grēks (π / 2) - grēks (θc)
Pēc trigonometrijas mēs zinām, ka grēks θ = cosθ un grēks π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Mēs to zinām, cos θc = √1-sin2θc
Pielietojot snell likumu serdeņu apšuvuma saskarnē, mēs varam to iegūt
Sin1 grēks θc = Ƞ2 grēks π / 2
Sin1 grēks θc = Ƞ2
Šeit sin π / 2 vērtība ir ‘1’ saskaņā ar standarta trigonometrijas vērtībām
grēks θc = Ƞ2 / Ƞ1
Pēc tam aizstājiet sin θc vērtību cos θc vienādojumā
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Tad aizstājiet cos θc vērtību sin α vienādojumā
grēks α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
grēks α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Mēs jau esam apsprieduši, ka 1. barotne nav nekas cits kā gaiss, tāpēc refrakcijas indekss (ƞ) būs 1. Tātad jo īpaši mēs varam teikt
grēks α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12 - Ƞ22)
Optiskās šķiedras formulas skaitliskā apertūra ir atvasināta iepriekš. Tātad šī ir NA formula, kur ‘ƞ1’ ir kodola refrakcijas indekss, un ‘ƞ2’ ir apšuvuma refrakcijas indekss.
Skaitliskās apertūras pielietojums
NA pieteikumi ietver sekojošo
- Optiskā šķiedra
- Objektīvs
- Mikroskopa mērķis
- Fotogrāfiskais mērķis
Bieži uzdotie jautājumi
1). Kāda ir skaitliskā apertūra (NA)?
Skaitliskā apertūra ir spēja savākt gaismu, citādi optiskās šķiedras ietilpība.
2). Kāds ir optiskās šķiedras ciparu apertūras pielietojums?
Šķiedru optikā tas apraksta leņķu diapazonu, kurā gaisma rodas uz optiskās šķiedras, kas tiks raidīta kopā ar to.
3). Kāds ir skaitliskās apertūras pielietojums?
NA mikroskopijā parasti tiek izmantots, lai aprakstītu pieņemšanas konusu
4). Kāds ir optiskās šķiedras kabeļa pieņemšanas leņķis?
Maksimālais leņķis, ko veic gaismas stars, izmantojot šķiedras asi, lai gaisma izplatītos caur šķiedru pēc visa iekšējā atstarojuma, ir pazīstams kā pieņemšanas leņķis.
5). Kāda ir skaitliskās apertūras formula?
Skaitliskās apertūras (NA) galvenā formula ir = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Kā izvēlēties optisko šķiedru?
Lai izvēlētos piemērotu optisko šķiedru, jāņem vērā dažādi parametri signāla izplatīšanās .
7). Kāds ir optiskās šķiedras kabeļa darbības princips?
Optiskās šķiedras kabeļa darbības princips ir pilnīga iekšējā atstarošana, kur gaismas signālus var pārraidīt no vienas pozīcijas uz otru, ar nelielu enerģijas zudumu.
Tādējādi tas viss ir par to, kas ir ciparu apertūra optiskajā šķiedrā , optiskās šķiedras skaitliskās apertūras atvasinājums un tā pielietojums. Visbeidzot, no iepriekš minētās informācijas mēs varam secināt, ka gaismas savākšanas spēja ir pazīstama kā NA. Tātad NA vērtībai jābūt lielai, ko var sasniegt, tiklīdz ir liela abu refrakcijas indeksu atšķirība. Lai to izdarītu, ƞ1 jābūt augstam, pretējā gadījumā ƞ2 jābūt zemākam. Šeit ir jautājums jums, kāda ir NA vērtība?
