Optiline kiud on plastist või läbipaistev kiud, mida kasutatakse valguse levitamiseks. Selle tööpõhimõte on täielik sisemine peegeldus täiesti erinevatest seintest. Nii et valgust saab edastada pikkade vahemaade tagant, kuna fiiberoptika paindlikkus on piisav. Nii kasutatakse seda mikroskoopides, mis on mikro suuruses, andmetes suhtlemine , peenete endoskoopide kujunduses jne optiline kiud kaabel sisaldab kolme kihti nagu südamik, vooder ja jope. Südamikukiht on suletud voodri kaudu. Siin on kattekiht tavaliselt kujundatud plastist või ränidioksiidist. Südamiku peamine ülesanne optilises kius on optilise signaali edastamine, samal ajal kui vooder suunab südamikus valgust. Kuna optiline signaal juhitakse kogu kiu ulatuses, siis nimetatakse seda optiliseks lainejuhiks. Selles artiklis käsitletakse optilise kiu arvulise ava ülevaadet.
Mis on optilise kiu arvuline ava?
Definitsioon: Optilise kiu võime mõõtmine selles esineva valguskiire kogumiseks on tuntud kui numbriline ava. Selle lühike vorm on NA, mis illustreerib efektiivsust valgus mis kogutakse kiu sisse paljundamiseks. Me teame, et kui valgus levib läbi optilise kiu täieliku sisemise peegeldumise ajal. Niisiis toimub kiu sees mitu sisemist peegeldust, mis edastavad ühest otsast teise.
Sisemise peegeldusega optiline kiudkaabel
Kui valguskiir on toodetud optilise kiu allikast, peaks optiline kiud olema selles maksimaalse kiiratava kiirguse saamiseks väga tõhus. Nii võime öelda, et valguskiust saadava valguse efektiivsus on peategelane, kui see edastab signaali kogu optilise kiu ulatuses.
Numbriline ava on ühendatud vastuvõtunurgaga, kuna vastuvõtunurk on maksimaalne nurk valguse liikumise ajal läbi kiu. Seetõttu on NA ja aktsepteerimisnurk omavahel seotud.
Optiliste kiudude katse numbriline ava
Optilise kiu katse skeem on toodud allpool. Järgmisel pildil tähistatakse kiudoptilisse edastatavat valguskiirt tähega XA. Siin on ‘ƞ1’ südamiku murdumisnäitaja ja ‘ƞ2’ vooder.
Järgmine pilt illustreerib valguskiire keskendumist optilisele kiule. Siin liigub valguskiir tihedamast haruldasesse keskkonda nurga ‘α’ kaudu läbi kiudtelje. Nurka ‘α’ nimetatakse kiudoptilises kaablis aktsepteerimisnurgaks.
See langev kiir liigub kiudkaablis, et peegelduda täielikult südamiku katte liidese kaudu. Ent langemisnurk peab olema suurem, kui seda vastandada kriitilisele nurgale, või kui aga langemisnurk on kriitilise nurga suhtes madal, siis kiir murdub peegeldumise asemel.
Snelli seaduse alusel edastab murdunud kiir ja langev nurk sama nurga all.
Optilise kiu arvuline ava
Seega, rakendades seda seadust keskmise 1 (õhu) ja südamiku liidesel, on võrrand
Ƞ patt α = Ƞ1 patt θ
Väärtuse θ saab kirjutada ülaltoodud pildilt järgmiselt.
Θ = π / 2- θc
Asendades ülaltoodud võrrandis väärtuse ‘θ’
Ƞ sin α = Ƞ1 patt (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * patt (π / 2) - patt (θc)
Trigonomeetria põhjal teame, et patt θ = cosθ ja patt π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Me teame seda, cos θc = √1-sin2θc
Rakendades snelli seadust südamiku vooderduse liidesel, saame selle
Sin1 patt θc = Ƞ2 patt π / 2
Sin1 patt θc = Ƞ2
Siin on sin π / 2 väärtus ‘1’ vastavalt trigonomeetria standardväärtustele
patt θc = Ƞ2 / Ƞ1
Seejärel asendage sin θc väärtus cos θc võrrandis
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Seejärel asendage cos θc väärtus sin α võrrandis
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Oleme juba arutanud, et keskkond 1 pole midagi muud kui õhk, nii et murdumisnäitaja (ƞ) on 1. Nii et eriti saab öelda
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12 - Ƞ22)
Optilise kiu valemi arvuline ava on tuletatud eespool. Nii et see on NA valem, kus ‘ƞ1’ on südamiku murdumisnäitaja ja ‘ƞ2’ on katte murdumisnäitaja.
Numbrilise ava rakendused
NA rakendused hõlmavad järgmist
- Kiudoptika
- Objektiiv
- Mikroskoobi eesmärk
- Fotoobjekt
KKK
1). Mis on arvuline ava (NA)?
Numbriline ava on võime koguda valgust, muidu optilise kiu maht.
2). Kuidas rakendatakse optilise kiu arvulist ava?
Kiudoptikas kirjeldab see nurki, kus kiudoptiline valgus toimub koos sellega.
3). Mis on arvulise ava rakendus?
NA-d kasutatakse mikroskoopias tavaliselt vastuvõtukoonuse kirjeldamiseks
4). Mis on kiudoptilise kaabli vastuvõtunurk?
Maksimaalset nurka, mis on läbi valguskiire läbi kiudtelje valguse levitamiseks kiudude kaudu pärast kogu sisemist peegeldust, nimetatakse vastuvõtunurgaks.
5). Milline on arvulise ava valem?
Numbriava (NA) peamine valem on = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Kuidas optilist kiudu valida?
Sobiva optilise kiu valimiseks tuleks peegeldada erinevaid parameetreid signaali levik .
7). Mis on fiiberoptilise kaabli tööpõhimõte?
Kiudoptilise kaabli tööpõhimõte on täielik sisemine peegeldus, kus valgussignaale saab väikese energiakao kaudu edastada ühest asendist teise.
Seega on kõik seotud sellega, mis on numbriline ava optilises kius , optilise kiu arvulise ava tuletamine ja selle rakendused Ülaltoodud teabe põhjal võime lõpuks järeldada, et valguse kogumise võime on tuntud kui NA. Nii et NA väärtus peaks olema kõrge, mille saab saavutada lihtsalt siis, kui kahe murdumisnäitaja erinevus on suur. Selleks peab ƞ1 olema kõrge, vastasel juhul peab ƞ2 olema madalam. Siin on teile küsimus, mis on NA väärtus?
