Η οπτική ίνα είναι μια πλαστική ή διαφανής ίνα που χρησιμοποιείται για τη διάδοση του φωτός. Η αρχή λειτουργίας αυτού είναι η συνολική εσωτερική αντανάκλαση από εντελώς διαφορετικούς τοίχους. Έτσι το φως μπορεί να μεταδοθεί για μεγάλες αποστάσεις επειδή η ευελιξία των οπτικών ινών είναι επαρκής. Αυτό λοιπόν χρησιμοποιείται σε μικροσκόπια που είναι σε μικρό μέγεθος, δεδομένα επικοινωνία , σε λεπτό σχεδιασμό ενδοσκοπίων, κλπ. An οπτική ίνα Το καλώδιο περιλαμβάνει τρία στρώματα όπως πυρήνα, επένδυση και μπουφάν. Ένα στρώμα πυρήνα περικλείεται μέσω επένδυσης. Εδώ το στρώμα επένδυσης είναι συνήθως σχεδιασμένο με πλαστικό ή σίλικα. Η κύρια λειτουργία του πυρήνα εντός της οπτικής ίνας είναι η μετάδοση ενός οπτικού σήματος ενώ η επένδυση κατευθύνει το φως στον πυρήνα. Καθώς το οπτικό σήμα καθοδηγείται σε όλη την ίνα, τότε ονομάζεται οπτικός κυματοδηγός. Αυτό το άρθρο ασχολείται με μια επισκόπηση του αριθμητικού ανοίγματος οπτικών ινών.
Τι είναι το αριθμητικό διάφραγμα οπτικών ινών;
Ορισμός: Η μέτρηση της ικανότητας οπτικών ινών να συλλέγει την εμφάνιση ακτίνων φωτός σε αυτήν είναι γνωστή ως το αριθμητικό άνοιγμα. Η σύντομη μορφή αυτού είναι NA που δείχνει την αποτελεσματικότητα με το φως που συλλέγεται εντός της ίνας για να πολλαπλασιαστεί. Γνωρίζουμε ότι όταν το φως διαδίδεται μέσω οπτικής ίνας κατά τη συνολική εσωτερική ανάκλαση. Έτσι, πολλές εσωτερικές αντανακλάσεις λαμβάνουν χώρα εντός της ίνας για μετάδοση από το ένα άκρο στο άλλο.
Καλώδιο οπτικών ινών με εσωτερική αντανάκλαση
Μόλις η ακτίνα φωτός παράγεται από την πηγή μιας οπτικής ίνας, τότε η οπτική ίνα θα πρέπει να είναι πολύ αποτελεσματική για να πάρει τη μέγιστη εκπεμπόμενη ακτινοβολία σε αυτήν. Μπορούμε λοιπόν να πούμε ότι η απόδοση ενός φωτός που λαμβάνει από την οπτική ίνα είναι ο κύριος χαρακτήρας όταν μεταδίδει ένα σήμα σε μια οπτική ίνα.
Το αριθμητικό άνοιγμα συνδέεται με τη γωνία αποδοχής επειδή η γωνία αποδοχής είναι η μέγιστη γωνία κατά τη διάρκεια του φωτός που διασχίζει την ίνα. Ως εκ τούτου, η γωνία αποδοχής & NA σχετίζεται μεταξύ τους.
Αριθμητικό διάφραγμα οπτικών ινών
Το διάγραμμα του πειράματος οπτικών ινών φαίνεται παρακάτω. Στην ακόλουθη εικόνα, μια ακτίνα φωτός που μεταδίδεται σε οπτικές ίνες συμβολίζεται με το «XA». Εδώ «ƞ1» είναι ο διαθλαστικός δείκτης του πυρήνα και «ƞ2» είναι η επένδυση.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ότι η ακτίνα φωτός εστιάζεται σε μια οπτική ίνα. Εδώ, η ακτίνα φωτός ταξιδεύει από πυκνότερο σε πιο σπάνιο μέσο με γωνία «α» μέσω του άξονα των ινών. Η γωνία «α» ονομάζεται γωνία αποδοχής στο καλώδιο οπτικών ινών.
Αυτή η ακτίνα περιστατικού ταξιδεύει μέσα στο καλώδιο ινών για να αντανακλάται πλήρως μέσω της διεπαφής της επένδυσης πυρήνα. Ωστόσο, η γωνία προσβολής πρέπει να είναι περισσότερο όταν έρχεται σε αντίθεση με την κρίσιμη γωνία ή αλλιώς, εάν η γωνία προσπίπτουσης είναι χαμηλή σε σύγκριση με την κρίσιμη γωνία, τότε η ακτίνα γίνεται διαθλασμένη αντί να ανακλάται.
Με βάση το νόμο του Snell, η διαθλασμένη ακτίνα και η γωνία προσπίπτουσης θα μεταδίδονται εντός της ίδιας γωνίας.
Αριθμητικό διάφραγμα οπτικών ινών
Επομένως, εφαρμόζοντας αυτόν τον νόμο στο μέσο 1 (αέρας) & τη διεπαφή πυρήνα, τότε η εξίσωση θα είναι
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
Η τιμή «θ» μπορεί να γραφτεί από την παραπάνω εικόνα ως εξής.
Θ = π/2- θc
Αντικαθιστώντας την τιμή «θ» στην παραπάνω εξίσωση
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π/2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1* sin (π/2)- sin(θc)
Από την τριγωνομετρία, ξέρουμε ότι sin θ = cosθ και sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos(θc)
sin α = Ƞ1/ Ƞ cos(θc)
Το ξέρουμε, cos θc = √1-sin2θc
Εφαρμόζοντας το νόμο του snell στη διεπαφή της επένδυσης πυρήνα, τότε μπορούμε να πάρουμε
Ƞ1 sin θc = Ƞ2 sin π/2
Sin1 sin θc = Ƞ2
Εδώ η τιμή sin π / 2 είναι «1» σύμφωνα με τις τυπικές τιμές τριγωνομετρίας
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Αντικαταστήστε την τιμή sin θc στην εξίσωση cos θc
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Αντικαταστήστε την τιμή cos θc στην εξίσωση sin α
sin α = Ƞ1/ Ƞ√1- (Ƞ2/ Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Έχουμε ήδη συζητήσει ότι το μέσο 1 δεν είναι τίποτα άλλο από τον αέρα, οπότε ο δείκτης διάθλασης (ƞ) θα είναι 1. Έτσι πιο συγκεκριμένα μπορούμε να πούμε
sin α = √( Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
Το αριθμητικό άνοιγμα του τύπου οπτικών ινών προκύπτει παραπάνω. Έτσι, αυτός είναι ο τύπος για το NA, όπου «‘1» είναι ο δείκτης διάθλασης για τον πυρήνα & «&2» είναι ο δείκτης διάθλασης για την επένδυση.
Εφαρμογές αριθμητικού διαφράγματος
Οι εφαρμογές της NA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα
- Οπτικές ίνες
- Φακός
- Στόχος μικροσκοπίου
- Φωτογραφικός στόχος
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι είναι το αριθμητικό διάφραγμα (NA);
Το αριθμητικό διάφραγμα είναι η ικανότητα συλλογής φωτός αλλιώς χωρητικότητας οπτικών ινών.
2). Ποια είναι η εφαρμογή του αριθμητικού ανοίγματος οπτικών ινών;
Στην οπτική ίνα, περιγράφει το εύρος γωνιών όπου εμφανίζεται φως στην οπτική ίνα μαζί.
3). Ποια είναι η εφαρμογή του αριθμητικού ανοίγματος;
Το NA χρησιμοποιείται γενικά στη μικροσκοπία για την περιγραφή του κώνου αποδοχής
4). Ποια είναι η γωνία αποδοχής στο καλώδιο οπτικών ινών;
Η μέγιστη γωνία που ολοκληρώνεται μέσω της ακτίνας φωτός χρησιμοποιώντας τον άξονα της ίνας για τη διάδοση του φωτός μέσω της ίνας αφού ολόκληρη η εσωτερική αντανάκλαση είναι γνωστή ως γωνία αποδοχής.
5). Ποιος είναι ο τύπος για το αριθμητικό άνοιγμα;
Ο κύριος τύπος για το αριθμητικό διάφραγμα (NA) είναι = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Πώς να επιλέξετε μια οπτική ίνα;
Υπάρχουν διάφορες παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη για να επιλέξετε την κατάλληλη οπτική ίνα διάδοση σήματος .
7). Ποια είναι η αρχή λειτουργίας ενός καλωδίου οπτικών ινών;
Η αρχή λειτουργίας ενός καλωδίου οπτικών ινών είναι η συνολική εσωτερική ανάκλαση όπου τα φωτεινά σήματα μπορούν να μεταδοθούν από τη μία θέση στην άλλη μέσω μιας μικρής απώλειας ενέργειας.
Επομένως, αυτό είναι όλο για το τι είναι ένα αριθμητικό άνοιγμα σε οπτικές ίνες , η παραγωγή του αριθμητικού ανοίγματος οπτικών ινών και των εφαρμογών της. Από τις παραπάνω πληροφορίες τελικά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η ικανότητα συλλογής φωτός είναι γνωστή ως NA. Επομένως, η τιμή του NA πρέπει να είναι υψηλή που μπορεί να επιτευχθεί μόλις η ανισότητα μεταξύ των δύο διαθλαστικών δεικτών είναι υψηλή. Για αυτό, το ƞ1 πρέπει να είναι υψηλό, διαφορετικά το ƞ2 πρέπει παρακάτω. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η αξία του NA;
