数值孔径的定义及物理意义 数值孔径的定义和公式-sbobet网址

数值孔径的定义?

数值孔径

数值孔径(na)是一个无量纲的数,用以衡量该系统能够收集的光的角度范围。 在不同领域,数值孔径的精确定义略有不同。在光学领域,数值孔径描述了透镜收光锥角的大小,而后者决定了透镜收光能力和空间分辨率;在光纤领域,数值孔径则描述了光进出光纤时的锥角大小。

延伸阅读

数值孔径的意义?

用放大镜把太阳光汇聚起来,能点燃纸张;

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径(na = sinα),多模光纤na的范围一般在0.18-0.23之间,所以一般有sinα = α,即光纤数值孔径na = α。数值孔径也有如下表达式:na = nsinα,n为介质折射率。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。

透镜的孔径函数?

数值孔径(na)是物镜前透镜与被检 物体之间介质的折射率(n)和孔径角(u)半数的正弦之乘积。用公式表示如下:na=nsinu/2孔径角又称”镜口角”,是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度.如果知道透镜的具体结构,用zemax或光线追迹是可以计算出数值孔径(na)的。

光导纤维数值孔径计算公式?

如果取na = nsinα的表达式,则可以得到,数值孔径表达式na=根号下(n1^2-n2^2),其中n1表示纤芯折射率,n2表示包层折射率,是在阶跃光纤的条件下推导出来的,即认为纤芯区域的折射率是均匀的。

但多模光纤目前大多为渐变光纤,其纤芯区域中的折射率是渐变的。所以对应于的数值孔径叫做最大理论数值孔径nat,而在实际中却最常使用强度有效数值孔径nae ,它们两者的关系为nat=1.05nae

光纤数值孔径计算公式推导?

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径(na = sinα),多模光纤na的范围一般在0.18-0.23之间,所以一般有sinα = α,即光纤数值孔径na = α。有时,为了便于表达式简便,数值孔径也有如下表达式:na = nsinα,n为介质折射率。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。

光纤na是标志光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合效率的重要参数。na越大,则光纤接收光的能力也越强。但是na太大时,光纤的模畸变加大,会影响光纤的带宽。通常,为了最有效的把光射入到光纤中,应采用na与光纤na相同的透镜进行集光。

例如将激光器光源耦合进smf, smf采用f-spa, newport,其na为0.1~0.13。空间光通过microscope objective lens耦合进smf,采用m-10x,newport,其na=0.25。smf的光通过collimator输出,采用cfc-11x-a,thorlabs,

对显微镜而言放大倍数重要还是分辨率重要?

  是分辨率更重要。  显微镜的光学技术参数包括:数值孔径、分辨率、放大率、焦深、视场宽度、工作距离、覆盖差等。这些参数并不都是越高越好,它们之间是相互联系又相互制约的,在使用时,应根据镜检的目的和实际情况来协调参数间的关系,但应以保证分辨率为准。  1、数值孔径:数值孔径是判断物镜性能(分辨率,焦深和亮度)的关键要素,孔径角越大,进入物镜的光通亮就越大,它与物镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。  2.、分辨率:分辨率又称“鉴别率”,“解像力”。是衡量显微镜性能的一个重要技术参数。显微镜的分辨率用公式表示为:d=l/na式中d为最小分辨距离;l为光线的波长;na为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的na值与照明光源的波长两个因素决定。na值越大,照明光线波长越短,则d值越小,分辨率就越高。要提高分辨率,即减小d值,可采取以下措施:(1)降低波长l值,使用短波长光源。(2)曾大介质n值和提高na值(na=n×sin(u/2))。(3)增大孔径角。(4)增加明暗反差。  3.放大率:放大率就是放大倍数,是指被检验物体经物镜放大再经目镜放大后,人眼所看到的最终图象的大小对原物体大小的比值,是物镜和目镜放大倍数的乘积。放大率也是显微镜的重要参数,但也不能盲目相信放大率越高越好,在选择时应首先考虑物镜的数值孔径。有效放大倍率:显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率。分辨率和放大倍率是两个不同的但又互有联系的概念。有关系式:500na<放大率<1000na当选用的物镜数值孔径不够大,即分辨率不够高时,显微镜不能分清物体的微细结构,此时即使过度地增大放大倍率,得到的也只能是一个轮廓虽大但细节不清的图像,称为无效放大倍率。反之如果分辨率已满足要求而放大倍率不足,则显微镜虽已具备分辨的能力,但因图像太小而仍然不能被人眼清晰视见。所以为了充分发挥显微镜的分辨能力,应使数值孔径与显微镜总放大倍率合理匹配。根据:总放大率=物距/物镜焦距×相距(250mm)/目镜焦距;增大物距即镜筒长度,可以提高放大率,但是镜筒不能无限拉长,通常国际标准长度为160mm。  4.焦深:焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大,可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层,焦深与其他技术参数有以下关系:(1)焦深与总放大倍数及物镜的数值孔镜成反比。(2)焦深大,分辨率降低。由于低倍物镜的景深较大,所以在低倍物镜照相时造成困难。  5.视场直径:观察显微镜时,所看到的明亮的原形范围叫视场,它的大小,是由目镜里的视场光阑决定的。视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大,愈便于观察。计算公式如下:f=fn/mobf:视场直径fn:视场数(fieldnumber,简写为fn),标刻在目镜的镜筒外侧。mob:物镜放大率。由公式可看出:(1)(2)视场直径与视场数成正比。增大物镜的倍数,则视场直径减小。因此,若在低倍镜下可以看到被检物体的全貌,而换成高倍物镜,就只能看到被检物体的很小一部份。  6.工作距离:工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。镜检时,被检物体应处在物镜的一倍至二倍焦距之间。因此,它与焦距是两个概念,平时习惯所说的调焦,实际上是调节工作距离。在物镜数值孔径一定的情况下,工作距离短孔径角则大。数值孔径大的高倍物镜,其工作距离小。  7.覆盖差显微镜的光学系统也包括盖玻片在内。由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了相差,这就是覆盖差。覆盖差的产生影响了显微镜的成相质量。国际上规定,盖玻片的标准厚度为0.17mm,许可范围在0.16—0.18mm.,在物镜的制造上已将此厚度范围的相差计算在内。物镜外壳上标的0.17,即表明该物镜要求盖玻片的厚度。  

什么是光纤数值孔径?

光纤数值孔径是多模光纤的重要参数,它表示光纤端面接收光的能力,其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。

在光学中,数值孔径是表示光学透镜性能的参数之一。用放大镜把太阳光汇聚起来,能点燃纸张就是一个典型例子。

若平行光线照射在透镜上,并经过透镜聚焦于焦点处时,假设从焦点到透镜边缘的仰角为θ,则取其正弦值,称之为该透镜的数值孔径。

什么是显微镜参数中的数值孔径?

显微镜上的目镜表示的参数意义是:

 1、分辨率

  显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距,又称”鉴别率”。其计算公式是σ=λ/na 式中σ为最小分辨距离;λ为光线的波长;na为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的na值与照明光源的波长两个因素决定。

  2、放大率和有效放大率

  经过物镜和目镜的两次放大,所以显微镜总的放大率是物镜放大率和目镜放大率的乘积,显微镜放大倍率的极限即有效放大倍率。

  3、数值孔径(na)

  数值孔径简写na,数值孔径是物镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。其数值的大小,分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。它是物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率(n)和孔径角(u)半数的正弦之乘积。用公式表示如下:na=nsinu/2。它与分辨率成正比,与放大率成正比,与焦深成反比,na值增大,视场宽度与工作距离都会相应地变小。

  4、焦深

  焦深为焦点深度的简称,即在使用显微镜时,当焦点对准某一物体时,不仅位于该点平面上的各点都可以看清楚,而且在此平面的上下一定厚度内,也能看得清楚,这个清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被检物体的全层,而焦深小,则只能看到被检物体的一薄层。

  焦深 目镜的视场

  5、视场直径

  所看到的明亮的圆形范围叫视场,它的大小是由目镜里的视场光阑决定的。视场直径也称视场宽度,是指在显微镜下看到的圆形视场内所能容纳被检物体的实际范围。视场直径愈大,愈便于观察。

  视场直径=目镜视场数/物镜倍率

  6、覆盖差

  由于盖玻片的厚度不标准,光线从盖玻片进入空气产生折射后的光路发生了改变,从而产生了相差,这就是覆盖差.国际上规定,盖玻片的标准厚度为0.17mm,许可范围在0.16-0.18mm,在物镜的制造上已将此厚度范围的相差计算在内。物镜外壳上标的0.17,即表明该物镜所要求的盖玻片的厚度。

  7、工作距离(wd)

  工作距离也叫物距,即指物镜前透镜的表面到被检物体之间的距离。

数值孔径公式?

数值孔径可以通过以下公式表示和确定:

数值孔径(na)= n?sin(α)

数值孔径是透镜和聚光镜的主要技术参数,是判断两者(尤其对物镜而言)性能高低(即消位置色差的能力,蔡司公司的数值孔径是代表消位置色差和倍率色差的能力)的重要标志。其数值的大小,分别标刻在物镜和聚光镜的外壳上。

数值孔径(na)是透镜与被检物体之间介质的折射率(n)和孔径角(2α)半数的正弦之乘积。用公式表示如下:na = n * sin α。孔径角又称“镜口角”,是透镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。孔径角越大,进入透镜的光通量就越大,它与透镜的有效直径成正比,与焦点的距离成反比。

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