צמצם מספרי של סיבים אופטיים ונגזרתו

סיבים אופטיים הם סיבים מפלסטיק או שקוף המשמשים להפצת אור. עקרון העבודה של זה הוא השתקפות פנימית מוחלטת מקירות שונים לחלוטין. אז ניתן להעביר אור למרחקים ארוכים מכיוון שהגמישות של סיבים אופטיים מספיקה. אז זה משמש במיקרוסקופים שהם בגודל מיקרו, נתונים תִקשׁוֹרֶת , בתכנון אנדוסקופים משובחים וכו ' סיב אופטי הכבל כולל שלוש שכבות כמו ליבה, חיפוי ומעיל. שכבת ליבה סגורה באמצעות חיפוי. כאן שכבת החיפוי מעוצבת בדרך כלל עם פלסטיק או סיליקה. תפקידו העיקרי של הליבה בתוך הסיב האופטי הוא להעביר אות אופטי בזמן שהחיפוי מכוון את האור בליבה. כאשר האות האופטי מונחה ברחבי הסיבים, אז הוא נקרא מוליך גל אופטי. מאמר זה דן בסקירה כללית של הצמצם המספרי של סיבים אופטיים.

מהו הצמצם המספרי של סיבים אופטיים?

הַגדָרָה: המדידה של יכולת סיבים אופטיים לאסוף את קרן האור המופיעה בו מכונה הצמצם המספרי. הצורה הקצרה של זה היא NA שממחישה את היעילות עם האור שנאסף בתוך הסיב כדי להפיץ אותו. אנו יודעים שכאשר האור מפיץ דרך סיב אופטי במהלך השתקפות פנימית מוחלטת. אז מספר רב של השתקפויות פנימיות מתרחשות בתוך הסיב כדי להעביר מקצה לקצה.

כבל סיבים אופטיים עם השתקפות פנימית

ברגע שקרן האור מופקת ממקור סיב אופטי, הסיב האופטי צריך להיות יעיל מאוד בכדי לקבל בו את הקרינה המקסימלית הנפלטת. אז אנחנו יכולים לומר שהיעילות של אור שמגיע מהסיב האופטי היא הדמות הראשית ברגע שמשדרת אות לאורך כל הסיב האופטי.

הצמצם המספרי מחובר לזווית הקבלה מכיוון שזווית הקבלה היא הזווית המקסימלית במהלך האור שעובר דרך הסיב. לכן זווית הקבלה וה- NA קשורה זו לזו.

צמצם מספרי של ניסוי סיבים אופטיים

התרשים של הניסוי בסיבים אופטיים מוצג להלן. בתמונה הבאה, קרן אור המועברת לסיבים אופטיים מסומנת באמצעות 'XA'. כאן 'ƞ1' הוא אינדקס השבירה של הליבה ו- 'ƞ2' הוא החיפוי.

התמונה הבאה ממחישה את קרן האור ממוקדת בסיב אופטי. כאן, קרן האור עוברת ממדיום צפוף יותר ונדיר יותר עם זווית 'α' דרך ציר הסיבים. זווית 'α' נקראת זווית הקבלה בכבל הסיב האופטי.

קרן אירוע זו נעה בתוך כבל הסיבים כדי לבוא לידי ביטוי מוחלט דרך ממשק חיפוי הליבה. עם זאת, זווית האירוע חייבת להיות גבוהה יותר כאשר היא מנוגדת לזווית הקריטית או אחרת, אם זווית האירוע נמוכה בהשוואה לזווית הקריטית, אז הקרן נשברת במקום משתקפת.
בהתבסס על החוק של סנל, הקרן השבורה וזווית האירוע ישודרו באותה זווית.

צמצם מספרי של סיבים אופטיים

לכן, על ידי יישום החוק הזה במדיום 1 (אוויר) וממשק ליבה, המשוואה תהיה

Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ

ניתן לכתוב את הערך 'can' מהתמונה לעיל כמו להלן.

Θ = π / 2- θc

על ידי החלפת הערך של 'θ' במשוואה לעיל

Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)

Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)

מהטריגונומטריה אנו יודעים שחטא θ = cosθ וחטא π / 2 = 1

Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)

sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)

אנו יודעים כי cos θc = √1-sin2θc

על ידי יישום חוק snell בממשק של חיפוי הליבה, אז אנחנו יכולים לקבל

Sin1 חטא θc = Ƞ2 חטא π / 2

Sin1 חטא θc = Ƞ2

כאן ערך π / 2 sin הוא '1' על פי ערכי טריגונומטריה סטנדרטיים

חטא θc = Ƞ2 / Ƞ1

החלף את ערך החטא θc במשוואת cos θc, ואז

cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

החלף את ערך cos θc במשוואה sin α, ואז

sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2

sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ

כבר דנו שמדיום 1 אינו אלא אוויר, כך שמדד השבירה (ƞ) יהיה 1. אז במיוחד ניתן לומר

חטא α = √ (Ƞ12- Ƞ22)

NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)

הצמצם המספרי של נוסחת הסיבים האופטיים נגזר לעיל. אז זו הנוסחה ל- NA, כאשר 'ƞ1' הוא אינדקס השבירה לליבה & 'ƞ2' הוא אינדקס השבירה לחיפוי.

יישומים של צמצם מספרי

היישומים של NA כוללים את הדברים הבאים

• סיבים אופטיים
• עֲדָשָׁה
• מטרת מיקרוסקופ
• מטרת צילום

שאלות נפוצות

1). מהו הצמצם המספרי (NA)?

צמצם מספרי הוא היכולת לאסוף אור אחרת יכולת סיבים אופטיים.

2). מה היישום של הצמצם המספרי של סיבים אופטיים?

בסיבים אופטיים הוא מתאר את טווח הזוויות בו ישודר אור על גבי הסיב האופטי יחד עם זה.

3). מה היישום של צמצם מספרי?

NA משמש בדרך כלל במיקרוסקופיה לתיאור חרוט הקבלה

4) .מהי זווית הקבלה בכבל הסיב האופטי?

הזווית המקסימלית שהושלמה באמצעות קרן האור באמצעות ציר הסיבים להפצת האור דרך הסיב לאחר שכל ההשתקפות הפנימית מכונה זווית הקבלה.

5). מה הנוסחה לצמצם המספרי?

הנוסחה העיקרית לצמצם מספרי (NA) היא = √ (Ƞ12- Ƞ22)

6). כיצד לבחור סיב אופטי?

ישנם פרמטרים שונים שיש לקחת בבדיקה כדי לבחור את הסיב האופטי המתאים התפשטות אותות .

7). מהו עיקרון העבודה של כבל סיב אופטי?

עקרון העבודה של כבל סיב אופטי הוא השתקפות פנימית מוחלטת בה ניתן לשדר את אותות האור ממיקום אחד למשנהו באמצעות אובדן אנרגיה קטן.

לפיכך, זה הכל על מה שיש צמצם מספרי בסיבים אופטיים , גזירת הצמצם המספרי של סיבים אופטיים, ויישומיו מהמידע לעיל לבסוף, אנו יכולים להסיק כי יכולת איסוף האור מכונה NA. אז הערך של NA צריך להיות גבוה שניתן להשיג פשוט ברגע שהבדל בין שני אינדקסי השבירה הוא גבוה. לשם כך, must1 חייב להיות גבוה אחרת ƞ2 חייב להיות למטה. הנה שאלה עבורך, מה הערך של NA?