รูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสงและการได้มา

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





ใยแก้วนำแสงเป็นพลาสติกหรือเส้นใยโปร่งใสที่ใช้ในการแพร่กระจายแสง หลักการทำงานของสิ่งนี้คือการสะท้อนภายในทั้งหมดจากผนังที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ดังนั้นแสงจึงสามารถส่งผ่านได้ในระยะทางไกลเนื่องจากความยืดหยุ่นของไฟเบอร์ออปติกนั้นเพียงพอ ดังนั้นจึงใช้ในกล้องจุลทรรศน์ที่มีขนาดเล็กข้อมูล การสื่อสาร ในการออกแบบกล้องเอนโดสโคปอย่างดีเป็นต้น An ใยแก้วนำแสง สายเคเบิลประกอบด้วยสามชั้นเช่นแกนหุ้มและแจ็คเก็ต ชั้นแกนถูกปิดล้อมผ่านการหุ้ม โดยปกติแล้วชั้นหุ้มจะออกแบบด้วยพลาสติกหรือซิลิกา หน้าที่หลักของแกนกลางภายในใยแก้วนำแสงคือการส่งสัญญาณออปติคอลในขณะที่กาบนำแสงในแกนกลาง เนื่องจากสัญญาณออปติกถูกนำทางไปทั่วเส้นใยจึงเรียกว่าท่อนำคลื่นแสง บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของใยแก้วนำแสง

รูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสงคืออะไร?

คำจำกัดความ: การวัดความสามารถของใยแก้วนำแสงในการรวบรวมรังสีของแสงที่เกิดขึ้นเรียกว่ารูรับแสงตัวเลข รูปแบบสั้น ๆ ของสิ่งนี้คือ NA ที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพด้วย แสง ซึ่งจะถูกรวบรวมไว้ภายในเส้นใยเพื่อขยายพันธุ์ เรารู้ว่าเมื่อแสงแพร่กระจายผ่านใยแก้วนำแสงระหว่างการสะท้อนภายในทั้งหมด ดังนั้นการสะท้อนภายในทั้งหมดจึงเกิดขึ้นภายในเส้นใยเพื่อส่งจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง




สายเคเบิลใยแก้วนำแสงพร้อมการสะท้อนภายใน

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงพร้อมการสะท้อนภายใน

เมื่อผลิตแสงจากแหล่งกำเนิดของใยแก้วนำแสงแล้วใยแก้วนำแสงควรมีประสิทธิภาพมากในการรับรังสีที่ปล่อยออกมาสูงสุด ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าประสิทธิภาพของแสงที่ได้รับจากใยแก้วนำแสงเป็นตัวละครหลักเมื่อส่งสัญญาณไปทั่วใยแก้วนำแสง



รูรับแสงที่เป็นตัวเลขเชื่อมต่อกับมุมรับแสงเนื่องจากมุมรับแสงเป็นมุมสูงสุดในระหว่างที่แสงเดินทางผ่านเส้นใย ดังนั้นมุม NA และการยอมรับจึงมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

รูรับแสงเชิงตัวเลขของการทดลองใยแก้วนำแสง

แผนภาพของการทดลองใยแก้วนำแสงแสดงไว้ด้านล่าง ในภาพต่อไปนี้แสงที่ส่งเข้าสู่ใยแก้วนำแสงจะแสดงด้วย 'XA' ในที่นี้ ‘ƞ1’ คือดัชนีหักเหของแกนกลางและ ‘ƞ2’ คือการหุ้ม

ภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าแสงนั้นโฟกัสไปที่ใยแก้วนำแสง ที่นี่แสงจะเดินทางจากตัวกลางที่หนาแน่นขึ้นไปยังตัวกลางที่หายากโดยมีมุม 'α' ผ่านแกนเส้นใย มุม 'α' เรียกว่ามุมรับสัญญาณในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง


รังสีตกกระทบนี้เดินทางภายในสายเคเบิลไฟเบอร์เพื่อให้ได้รับการสะท้อนทั้งหมดผ่านอินเทอร์เฟซของการหุ้มแกน อย่างไรก็ตามมุมตกกระทบจะต้องมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมุมวิกฤตไม่เช่นนั้นหากมุมตกกระทบต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับมุมวิกฤตรังสีจะหักเหแทนที่จะสะท้อน
ตามกฎของ Snell รังสีหักเหและมุมตกกระทบจะส่งผ่านในมุมเดียวกัน

รูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสง

รูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสง

ดังนั้นโดยใช้กฎนี้ที่ตัวกลาง 1 (อากาศ) และส่วนต่อประสานหลักสมการจะเป็น

Ƞบาปα = Ƞ1บาปθ

ค่า 'θ' สามารถเขียนได้จากภาพด้านบนดังต่อไปนี้

Θ = π / 2- θc

โดยแทนค่าของ 'θ' ในสมการด้านบน

Ƞบาปα = Ƞ1บาป (π / 2- θc)

Ƞบาปα = Ƞ1 * บาป (π / 2) - บาป (θc)

จากตรีโกณมิติเรารู้ว่าบาปθ = cosθและบาปπ / 2 = 1

Ƞบาปα = Ƞ1cos (θc)

บาปα = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)

เรารู้ว่า cos θc = √1-sin2θc

ด้วยการใช้กฎของสเนลล์ที่อินเทอร์เฟซของการหุ้มแกนกลางเราจะได้

Ƞ1บาปθc = Ƞ2บาปπ / 2

Ƞ1บาปθc = Ƞ2

ค่า sin π / 2 ในที่นี้คือ ‘1’ ตามค่าตรีโกณมิติมาตรฐาน

บาปθc = Ƞ2 / Ƞ1

แทนค่า sin θcในสมการ cos θcแล้ว

cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

แทนค่า cos θcในสมการ sin αจากนั้น

บาปα = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

บาปα = √ (Ƞ12-Ƞ22) / Ƞ

เราได้พูดคุยกันแล้วว่าตัวกลาง 1 ไม่ใช่อะไรนอกจากอากาศดังนั้นดัชนีหักเห (ƞ) จะเป็น 1 ดังนั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเราสามารถพูดได้ว่า

บาปα = √ (Ƞ12-Ƞ22)

NA = √ (Ƞ12-Ƞ22)

ค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขของสูตรใยแก้วนำแสงได้มาข้างต้น นี่คือสูตรของ NA โดยที่ ‘ƞ1’ คือดัชนีหักเหของแกน & ‘ƞ2’ คือดัชนีหักเหของการหุ้ม

การใช้รูรับแสงเชิงตัวเลข

แอปพลิเคชันของ NA มีดังต่อไปนี้

  • ใยแก้วนำแสง
  • เลนส์
  • วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์
  • วัตถุประสงค์ในการถ่ายภาพ

คำถามที่พบบ่อย

1). รูรับแสงตัวเลข (NA) คืออะไร?

รูรับแสงตัวเลขคือความสามารถในการรวบรวมแสงมิฉะนั้นความจุใยแก้วนำแสง

2). การประยุกต์ใช้รูรับแสงเชิงตัวเลขของใยแก้วนำแสงคืออะไร?

ในไฟเบอร์ออปติกจะอธิบายถึงช่วงมุมที่แสงเกิดขึ้นบนไฟเบอร์ออปติกจะถูกถ่ายทอดพร้อมกับมัน

3). การใช้รูรับแสงแบบตัวเลขคืออะไร?

โดยทั่วไปจะใช้ NA ในกล้องจุลทรรศน์เพื่ออธิบายกรวยยอมรับ

4) มุมยอมรับในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคืออะไร?

มุมสูงสุดที่ผ่านการฉายแสงโดยใช้แกนเส้นใยเพื่อกระจายแสงผ่านเส้นใยหลังจากที่การสะท้อนภายในทั้งหมดเรียกว่ามุมยอมรับ

5). สูตรสำหรับรูรับแสงตัวเลขคืออะไร?

สูตรหลักสำหรับรูรับแสงตัวเลข (NA) คือ = √ (Ƞ12-Ƞ22)

6). วิธีการเลือกใยแก้วนำแสง?

มีพารามิเตอร์ต่างๆที่ควรนำมาสะท้อนเพื่อเลือกใยแก้วนำแสงที่เหมาะสม การแพร่กระจายสัญญาณ .

7) หลักการทำงานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคืออะไร?

หลักการทำงานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคือการสะท้อนภายในทั้งหมดซึ่งสัญญาณแสงสามารถถ่ายทอดจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งโดยการสูญเสียพลังงานเพียงเล็กน้อย

ดังนั้นทั้งหมดนี้จึงเกี่ยวกับสิ่งที่เป็น รูรับแสงที่เป็นตัวเลขในใยแก้วนำแสง ที่มาของค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขของใยแก้วนำแสงและการใช้งานจากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าความสามารถในการรวบรวมแสงเรียกว่า NA ดังนั้นค่าของ NA จึงควรสูงซึ่งสามารถบรรลุได้ก็ต่อเมื่อความแตกต่างระหว่างดัชนีการหักเหของแสงทั้งสองมีค่าสูง สำหรับสิ่งนี้ƞ1ต้องสูงมิฉะนั้นƞ2จะต้องต่ำกว่า นี่คือคำถามสำหรับคุณค่าของ NA คืออะไร?