Işın sapması - Beam divergence

Olarak elektromanyetik , özellikle optik , ışın saptırma artışın açısal ölçüsüdür ışın çapı ya da yarıçap ile ilgili mesafe ile , optik açıklık veya anten açıklığı ışını çıktığı. Terim, ışının herhangi bir odağından uzakta, yalnızca " uzak alan " ile ilgilidir . Bununla birlikte, pratik olarak konuşursak, uzak alan, açıklık çapına ve çalışma dalga boyuna bağlı olarak, yayılan açıklığa fiziksel olarak yakın başlayabilir.

Işın sapması, genellikle, ışının çıktığı açıklığın dalga boyuna göre çok büyük olduğu durumlarda, optik rejimdeki elektromanyetik ışınları karakterize etmek için kullanılır . Bununla birlikte, antenin bir dalga boyuna göre çok büyük olduğu durumlarda radyo frekansı (RF) bandında da kullanılır .

Işın sapması genellikle dairesel kesitli bir kirişe atıfta bulunur, ancak böyle olması gerekmez. Bir kiriş, örneğin, eliptik bir enine kesite sahip olabilir, bu durumda, örneğin eliptik enine kesitin büyük veya küçük eksenine göre kiriş sapmasının oryantasyonu belirtilmelidir.

Bir ışının diverjansı, herhangi bir odaktan ( D _i , D _f ) uzaktaki iki ayrı noktadaki ışın çapı ve bu noktalar arasındaki mesafe ( l ) biliniyorsa hesaplanabilir . Işın sapması, , ile verilir ${\görüntüleme stili\Teta }$

${\displaystyle \Theta =2\arctan \left({\frac {D_{f}-D_{i}}{2l}}\sağ).}$

Bir halinde , birleştirilmiş ışını bir odaklanýrsa lens , çap merceğinin arka odak düzleminde kirişin ilk kirişinin dağılmasını ile ilgilidir ${\görüntüleme stili D_{m}}$

${\displaystyle \Theta ={\frac {D_{m}}{f}},\,}$

burada f merceğin odak uzaklığıdır. Bu ölçümün yalnızca ışın boyutu merceğin arka odak düzleminde, yani odağın gerçekten hizalanmış bir ışın için uzanacağı yerde ölçüldüğünde geçerli olduğunu ve arka arkasında oluşacak ışının gerçek odağında değil, geçerli olduğunu unutmayın. Iraksak bir ışın için odak düzlemi.

Tüm elektromanyetik ışınlar gibi, lazerler de miliradyan (mrad) veya derece cinsinden ölçülen sapmaya tabidir . Birçok uygulama için daha düşük sapmalı bir ışın tercih edilir. Zayıf ışın kalitesi nedeniyle sapmayı ihmal eden bir lazer ışınının sapması, dalga boyu ile orantılı ve ışının en dar noktasındaki çapı ile ters orantılıdır. Örneğin, her ikisi de aynı minimum ışın çapına sahipse, 308 nm dalga boyunda yayan bir ultraviyole lazer, 808 nm'de bir kızılötesi lazerden daha düşük bir sapmaya sahip olacaktır. İyi kalitedeki lazer ışınlarının diverjansı Gauss ışınlarının matematiği kullanılarak modellenmiştir .

Gauss lazer ışınlarının, radyal ışın sapmaları ile verilen minimum olası değere yakın olduğunda kırınım sınırlı olduğu söylenir.${\görüntüleme stili \teta =\Teta/2}$

${\displaystyle \theta ={\lambda \over \pi w_{0}},}$

nerede lazer dalga boyu ve ışının "ışın beli" olarak adlandırılan en dar noktasındaki yarıçapıdır. Bu tür ışın sapması, optimize edilmiş lazer boşluklarından gözlemlenir. Tutarlı bir ışının kırınım sınırlı sapması hakkında bilgi, doğası gereği N-yarık interferometrik denklem tarafından verilir . ${\ Displaystyle \ lambda }$${\görüntüleme stili w_{0}}$

Ayrıca bakınız

• Lazer ışını profilleyici
• lazer çizgi genişliği

Referanslar

Dış bağlantılar

• Lazer sapma hesaplayıcı
• Etkileşimli ışın sapma grafiği
• [1]