Stråldivergens

Inom elektromagnetism , särskilt inom optik , är stråldivergens (stråledivergens) vinkelmåttet på ökningen i diameter eller radie av en stråle när man rör sig bort från den optiska öppningen eller antennöppningen från vilken strålen kommer ut. Termen är endast relevant i området " fjärrfältet ", bort från strålens fokus . I praktiken kan emellertid det avlägsna fältet börja fysiskt nära den emitterande öppningen, beroende på öppningsdiametern och arbetsvåglängden.

Stråldivergens används ofta för att karakterisera elektromagnetiska strålar i optiskt läge för fall där bländaren från vilken strålen kommer ut är mycket stor jämfört med våglängden . Den används dock även inom radiofrekvensområdet (RF) för fall där antennen är mycket stor jämfört med våglängden .

Stråldivergens förstås vanligtvis som en stråle med cirkulärt tvärsnitt, men så är inte nödvändigtvis fallet. Balken kan till exempel ha ett elliptiskt tvärsnitt, i vilket fall orienteringen av strålens divergens måste specificeras, t.ex. i förhållande till det elliptiska tvärsnittets huvud- eller mindreaxel.

Stråldivergens kan beräknas genom att känna till strålens diameter vid två separata punkter långt från något fokus ( Di , Df ) och avståndet ( l ) mellan dessa punkter. Stråldivergens, , ges som $\Theta$

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

Om den kollimerade strålen fokuseras av en lins , så är stråldiametern i linsens bakre fokalplan relaterad till divergensen hos den ursprungliga strålen genom förhållandet ${\displaystyle D_{m))$

\Theta ={\frac {D_{m}}{f)),\,

där f är objektivets brännvidd [1] . Observera att denna mätning endast är giltig när strålens storlek mäts i objektivets bakre fokalplan, d.v.s. där fokus skulle ligga för en verkligt kollimerad stråle, och inte vid strålens faktiska fokus, som skulle vara bakom ryggen. av fokalplanet för en divergerande stråle.

Liksom alla elektromagnetiska strålar är lasrar föremål för divergens, vilket mäts i milliradianer (mrad) eller grader . För många tillämpningar är en stråle med mindre divergens att föredra. Om man försummar divergens på grund av dålig strålkvalitet, är divergensen hos en laserstråle proportionell mot dess våglängd och omvänt proportionell mot strålens diameter vid dess smalaste punkt. Till exempel kommer en ultraviolett laser som emitterar vid 308 nm att ha mindre divergens än en infraröd laser vid 808 nm om båda har samma minsta stråldiameter. Divergensen hos laserstrålar av god kvalitet modelleras med hjälp av Gaussisk strålmatematik .

Gaussiska laserstrålar kallas diffraktionsbegränsade om deras radiella divergens är nära det minsta möjliga värdet som ges av [2] $\theta =\Theta /2$

\theta ={\lambda \over \pi w},

var är laservåglängden och är strålens radie vid dess smalaste punkt, vilket kallas "strålemidjan". Denna typ av stråldivergens observeras i optimerade laserkaviteter. Information om diffraktionsdivergensen för en koherent stråle ges i huvudsak av en interferometrisk ekvation med N-slitsar [2] . $\lambda$ $w$

Anteckningar

↑ Mätning av laserstråledivergens . Hämtad 30 mars 2015. Arkiverad från originalet 20 november 2015. (obestämd)
↑ 1 2 Duarte, Francisco J. Kapitel 3 // Tunable Laser Optics . — 2:a. — New York : CRC, 2015. — ISBN 9781482245295 . Arkiverad 2 april 2015 på Wayback Machine

Stråldivergens

Anteckningar

Länkar