Światłowód to plastikowy lub przezroczysty światłowód, który służy do propagacji światła. Zasada działania polega na całkowitym wewnętrznym odbiciu od zupełnie różnych ścian. Dzięki temu światło może być przesyłane na duże odległości, ponieważ elastyczność światłowodów jest wystarczająca. Jest to więc używane w mikroskopach, które są w mikroskopijnych danych Komunikacja , w projektowaniu precyzyjnych endoskopów itp. An światłowód Kabel zawiera trzy warstwy, takie jak rdzeń, płaszcz i płaszcz. Warstwa rdzeniowa jest zamknięta przez okładzinę. Tutaj warstwa okładziny jest zwykle projektowana z tworzywa sztucznego lub krzemionki. Główną funkcją rdzenia w światłowodzie jest przesyłanie sygnału optycznego, podczas gdy płaszcz kieruje światło w rdzeniu. Ponieważ sygnał optyczny jest prowadzony przez światłowód, nazywa się go światłowodem. W artykule omówiono przegląd apertury numerycznej światłowodu.
Jaka jest apertura numeryczna światłowodu?
Definicja: Pomiar zdolności światłowodu do zbierania występującego w nim promienia światła nazywany jest aperturą numeryczną. Krótka forma tego to NA, która ilustruje efektywność za pomocą światło który jest zbierany we włóknie i rozmnażany. Wiemy, że kiedy światło przechodzi przez światłowód podczas całkowitego wewnętrznego odbicia. Tak więc w światłowodzie zachodzi wiele całkowitych wewnętrznych odbić, które przenoszą się z jednego końca na drugi.
Kabel światłowodowy z wewnętrznym odbiciem
Po wytworzeniu promienia świetlnego ze źródła światłowodu światłowód powinien być bardzo wydajny, aby uzyskać maksymalne emitowane w nim promieniowanie. Można więc powiedzieć, że sprawność światła, które dostaje się ze światłowodu, jest głównym bohaterem po przesłaniu sygnału przez światłowód.
Apertura numeryczna jest połączona z kątem akceptacji, ponieważ kąt akceptacji to maksymalny kąt, pod jakim światło przechodzi przez światłowód. Dlatego kąt NA i akceptacji są ze sobą powiązane.
Numeryczna apertura eksperymentu światłowodu
Schemat eksperymentu światłowodu przedstawiono poniżej. Na poniższym obrazie promień światła przechodzący do światłowodu jest oznaczony jako „XA”. Tutaj „ƞ1” to współczynnik załamania światła rdzenia, a „ƞ2” to powłoka.
Poniższy obraz ilustruje skupienie promienia światła na światłowodzie. W tym przypadku promień światła przechodzi od gęstszego do rzadszego ośrodka pod kątem „α” przez oś włókna. Kąt „α” nazywany jest kątem akceptacji w kablu światłowodowym.
Ten padający promień przemieszcza się w kablu światłowodowym, aby zostać całkowicie odbity przez interfejs powłoki rdzenia. Jednak kąt padania musi być większy w porównaniu do kąta krytycznego, w przeciwnym razie, jeśli kąt padania jest niski w porównaniu z kątem krytycznym, wówczas promień zostaje załamany zamiast odbijanego.
Zgodnie z prawem Snella załamany promień i kąt padania będą transmitowane pod tym samym kątem.
Numeryczna apertura światłowodu
Dlatego stosując to prawo dla ośrodka 1 (powietrze) i interfejsu rdzenia, wówczas równanie będzie
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Wartość „θ” można zapisać z powyższego obrazu, jak poniżej.
Θ = π / 2- θc
Podstawiając wartość „θ” w powyższym równaniu
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
Z trygonometrii wiemy, że sin θ = cosθ i sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Wiemy, że cos θc = √1-sin2θc
Stosując prawo Snella na styku okładziny rdzenia, możemy uzyskać
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2
Ƞ1 sin θc = Ƞ2
Tutaj wartość sin π / 2 wynosi „1” zgodnie ze standardowymi wartościami trygonometrycznymi
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Podstaw więc wartość sin θc w równaniu cos θc
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Podstawmy więc wartość cos θc w równaniu sin α
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Omówiliśmy już, że ośrodek 1 to nic innego jak powietrze, więc współczynnik załamania światła (ƞ) wyniesie 1. A więc bardziej szczegółowo możemy powiedzieć
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
Liczbową aperturę wzoru światłowodu wyprowadzono powyżej. Tak więc jest to wzór na NA, gdzie „ƞ1” to współczynnik załamania światła dla rdzenia, a „ƞ2” to współczynnik załamania dla płaszcza.
Zastosowania apertury numerycznej
Wnioski NA obejmują następujące elementy
- Światłowody
- Obiektyw
- Cel mikroskopu
- Cel fotograficzny
FAQs
1). Co to jest apertura numeryczna (NA)?
Apertura numeryczna to zdolność gromadzenia światła, w przeciwnym razie pojemność światłowodu.
2). Jakie jest zastosowanie apertury numerycznej światłowodu?
W optyce opisuje zakres kątów, w których światło padające na światłowodzie będzie emitowane wraz z nim.
3). Jakie jest zastosowanie apertury numerycznej?
NA jest zwykle używany w mikroskopii do opisu stożka akceptacji
4) Jaki jest kąt akceptacji w kablu światłowodowym?
Maksymalny kąt przechodzący przez promień światła przy użyciu osi włókna do propagacji światła przez światłowód po całkowitym odbiciu wewnętrznym jest znany jako kąt akceptacji.
5). Jaki jest wzór na aperturę numeryczną?
Głównym wzorem na aperturę numeryczną (NA) jest = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Jak dobrać światłowód?
Przy doborze odpowiedniego światłowodu należy wziąć pod uwagę różne parametry propagacja sygnału .
7) Na jakiej zasadzie działa światłowód?
Zasada działania kabla światłowodowego polega na całkowitym odbiciu wewnętrznym, w którym sygnały świetlne mogą być transmitowane z jednego miejsca do drugiego przy niewielkiej utracie energii.
Tak więc chodzi o to, co jest apertura numeryczna w światłowodzie , wyprowadzenie apertury numerycznej światłowodu i jego zastosowania Z powyższych informacji wreszcie możemy wywnioskować, że zdolność zbierania światła jest znana jako NA. Tak więc wartość NA powinna być wysoka, którą można osiągnąć po prostu, gdy różnica między dwoma współczynnikami załamania jest duża. W tym celu ƞ1 musi być wysokie, w przeciwnym razie ƞ2 musi być niższe. Oto pytanie do Ciebie, jaka jest wartość NA?
