Bukaan Serat Optik Berangka & Turunannya

Bukaan Serat Optik Berangka & Turunannya

Serat optik adalah serat plastik atau telus yang digunakan untuk menyebarkan cahaya. Prinsip kerja ini adalah pantulan dalaman total dari dinding yang sama sekali berbeza. Jadi cahaya dapat dipancarkan untuk jarak jauh kerana fleksibiliti gentian optik sudah mencukupi. Jadi ini digunakan dalam mikroskop yang berukuran mikro, data komunikasi , dalam reka bentuk endoskopi halus, dll. An gentian optik kabel merangkumi tiga lapisan seperti teras, pelapis, dan jaket. Lapisan inti ditutup melalui pelapisan. Di sini lapisan pelapis biasanya dirancang dengan plastik atau silika. Fungsi utama inti dalam gentian optik adalah untuk menghantar isyarat optik sementara pelapik mengarahkan cahaya di inti. Oleh kerana isyarat optik dipandu ke seluruh serat, maka ia dipanggil pandu gelombang optik. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan bukaan serat optik berangka.



Apakah Aperture Numerik Serat Optik?

Definisi: Pengukuran kemampuan serat optik untuk mengumpulkan sinar cahaya kejadian di dalamnya dikenali sebagai bukaan berangka. Bentuk ringkasnya adalah NA yang menggambarkan kecekapan dengan cahaya yang dikumpulkan dalam serat untuk disebarkan. Kita tahu bahawa ketika cahaya disebarkan melalui serat optik semasa pantulan dalaman total. Oleh itu, banyak pantulan dalaman berlaku dalam serat untuk menghantar dari satu hujung ke ujung yang lain.


Kabel Fiber Optik dengan Pantulan Dalaman

Kabel Fiber Optik dengan Pantulan Dalaman





Setelah sinar cahaya dihasilkan dari sumber serat optik, maka serat optik harus sangat efisien untuk mendapatkan radiasi yang dipancarkan maksimum di dalamnya. Oleh itu, kita dapat mengatakan bahawa kecekapan cahaya yang diperoleh dari gentian optik adalah watak utama setelah menghantar isyarat ke seluruh gentian optik.

Aperture berangka dihubungkan ke sudut penerimaan kerana sudut penerimaan adalah sudut maksimum semasa cahaya bergerak melalui serat. Oleh itu sudut NA & penerimaan saling berkaitan antara satu sama lain.



Aperperure Numerik bagi Eksperimen Serat Optik

Gambar rajah eksperimen gentian optik ditunjukkan di bawah. Dalam gambar berikut, sinar cahaya yang dikirim ke serat optik dilambangkan dengan 'XA'. Di sini ‘ƞ1’ adalah indeks bias inti dan ‘ƞ2’ adalah pelapisan.

Gambar berikut menggambarkan sinar cahaya tertumpu pada gentian optik. Di sini, sinar cahaya bergerak dari medium lebih padat ke sudut yang lebih jarang dengan sudut ‘α’ melalui paksi gentian. Sudut ‘α’ disebut sudut penerimaan dalam kabel gentian optik.


Sinar insiden ini bergerak di dalam kabel gentian untuk dipantulkan sepenuhnya melalui antara muka pelapis teras. Walau bagaimanapun, sudut kejadian mesti lebih banyak apabila dibandingkan dengan sudut kritikal atau jika tidak, jika sudut kejadian rendah dibandingkan dengan sudut kritikal, maka sinar akan dibiaskan dan bukan dipantulkan.
Berdasarkan hukum Snell, sinar yang dibiaskan & sudut insiden akan memancar dalam sudut yang sama.

Aperture Berangka bagi Serat Optik

Aperture Berangka bagi Serat Optik

Oleh itu, dengan menerapkan undang-undang ini pada medium 1 (udara) & antara muka teras, maka persamaannya akan berlaku

Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ

Nilai ‘θ’ boleh ditulis dari gambar di atas seperti berikut.

Θ = π / 2- θc

Dengan menggantikan nilai ‘θ’ dalam persamaan di atas

Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)

Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)

Dari trigonometri, kita tahu bahawa sin θ = cosθ dan sin π / 2 = 1

Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)

sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)

Kita tahu bahawa, cos θc = √1-sin2θc

Dengan menerapkan undang-undang snell di antara muka pelapis inti, maka kita dapat memperolehnya

Sin1 sin θc = Ƞ2 sin π / 2

Sin1 sin θc = Ƞ2

Di sini nilai sin π / 2 adalah '1' mengikut nilai trigonometri standard

sin θc = Ƞ2 / Ƞ1

Gantikan nilai sin θc dalam persamaan cos θc, kemudian

cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

Gantikan nilai cos θc dalam persamaan sin α, kemudian

sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ

Kami telah membincangkan bahawa medium 1 tidak lain adalah udara, jadi indeks biasan (ƞ) akan menjadi 1. Jadi lebih-lebih lagi kita boleh mengatakan

sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)

NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)

Aperture berangka formula gentian optik dijelaskan di atas. Jadi ini adalah formula untuk NA, di mana 'ƞ1 adalah indeks biasan untuk teras &' ƞ2 'adalah indeks biasan untuk pelapisan.

Aplikasi Aperture Numerik

Aplikasi NA merangkumi yang berikut

  • Fiber Optik
  • Kanta
  • Objektif Mikroskop
  • Objektif Fotografi

Soalan Lazim

1). Apakah bukaan berangka (NA)?

Aperture berangka adalah keupayaan untuk mengumpulkan cahaya sebaliknya kapasiti gentian optik.

2). Apakah penerapan bukaan berangka serat optik?

Dalam gentian optik, ia menerangkan jarak sudut di mana cahaya yang berlaku pada gentian optik akan disiarkan bersamanya.

3). Apakah penerapan aperture numerik?

NA umumnya digunakan dalam mikroskopi untuk menggambarkan kerucut penerimaan

4). Apakah sudut penerimaan dalam kabel gentian optik?

Sudut maksimum yang diselesaikan melalui sinar cahaya menggunakan paksi serat untuk menyebarkan cahaya melalui gentian setelah keseluruhan pantulan dalaman dikenali sebagai sudut penerimaan.

5). Apakah formula untuk bukaan berangka?

Formula utama untuk aperture berangka (NA) adalah = √ (Ƞ12- Ƞ22)

6). Bagaimana memilih gentian optik?

Terdapat pelbagai parameter yang harus dipertimbangkan untuk memilih gentian optik yang sesuai penyebaran isyarat .

7). Apakah prinsip kerja kabel gentian optik?

Prinsip kerja kabel gentian optik adalah pantulan dalaman total di mana isyarat cahaya dapat disiarkan dari satu kedudukan ke kedudukan yang lain melalui kehilangan tenaga yang kecil.

Oleh itu, ini semua mengenai apa itu apertur berangka dalam gentian optik , terbitan bukaan berangka serat optik, dan aplikasinya Dari maklumat di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahawa kemampuan mengumpulkan cahaya dikenali sebagai NA. Jadi nilai NA harus tinggi yang dapat dicapai hanya apabila perbezaan antara dua indeks biasan tinggi. Untuk ini, ƞ1 mesti tinggi sebaliknya ƞ2 mesti di bawah. Inilah soalan untuk anda, berapa nilai NA?