Divergence paprsku

V elektromagnetismu , zvláště v optice , je divergence paprsku (divergence paprsku) úhlová míra nárůstu průměru nebo poloměru paprsku, když se člověk vzdaluje od optického nebo anténního otvoru , ze kterého paprsek vychází. Termín je relevantní pouze v oblasti " vzdáleného pole ", mimo ohnisko paprsku. V praxi však může vzdálené pole začínat fyzicky blízko emitující apertury v závislosti na průměru apertury a provozní vlnové délce.

Divergence paprsku se často používá k charakterizaci elektromagnetických paprsků v optickém režimu pro případy, kdy je otvor, ze kterého paprsek vychází, velmi velký ve srovnání s vlnovou délkou . Používá se však také v oblasti rádiových frekvencí ( RF) pro případy, kdy je anténa v porovnání s vlnovou délkou velmi velká.

Divergence paprsku je obvykle chápána jako paprsek s kruhovým průřezem, ale nemusí tomu tak být. Paprsek může mít například eliptický průřez, v tomto případě musí být specifikována orientace divergence paprsku, např. vzhledem k hlavní nebo vedlejší ose eliptického průřezu.

Divergenci paprsku lze vypočítat na základě znalosti průměru paprsku ve dvou samostatných bodech daleko od jakéhokoli ohniska ( Di, Df ) a vzdálenosti ( l ) mezi těmito body. Divergence paprsku, , je dána jako $\Theta$

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

Pokud je kolimovaný paprsek zaostřen čočkou , pak průměr paprsku v zadní ohniskové rovině čočky souvisí s divergenci původního paprsku vztahem ${\displaystyle D_{m))$

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

kde f je ohnisková vzdálenost čočky [1] . Všimněte si, že toto měření je platné pouze tehdy, když je velikost paprsku měřena v zadní ohniskové rovině čočky, tj. tam, kde by ohnisko leželo pro skutečně kolimovaný paprsek, a ne ve skutečném ohnisku paprsku, které by bylo za zády. ohniskové roviny pro divergentní paprsek.

Stejně jako všechny elektromagnetické paprsky i lasery podléhají divergenci, která se měří v miliradiánech (mrad) nebo stupních . Pro mnoho aplikací je preferován paprsek s menší divergencí. Při zanedbání divergence kvůli špatné kvalitě paprsku je divergence laserového paprsku úměrná jeho vlnové délce a nepřímo úměrná průměru paprsku v jeho nejužším bodě. Například ultrafialový laser emitující při 308 nm bude mít menší divergenci než infračervený laser při 808 nm, pokud oba mají stejný minimální průměr paprsku. Divergence kvalitních laserových paprsků je modelována pomocí Gaussovy matematiky .

Gaussovy laserové paprsky se nazývají difrakčně omezené , pokud se jejich radiální divergence blíží minimální možné hodnotě dané [2] $\theta =\Theta /2$

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

kde je vlnová délka laseru a je poloměr paprsku v jeho nejužším bodě, který se nazývá "pás paprsku". Tento typ divergence paprsku je pozorován v optimalizovaných laserových dutinách. Informace o difrakční divergenci koherentního svazku je dána v podstatě interferometrickou rovnicí s N-štěrbinami [2] . $\lambda$ $w$

Poznámky

↑ Měření divergence laserového paprsku . Získáno 30. března 2015. Archivováno z originálu 20. listopadu 2015. (neurčitý)
↑ 1 2 Duarte, Francisco J. Kapitola 3 // Laditelná laserová optika . — 2. — New York : CRC, 2015. — ISBN 9781482245295 . Archivováno 2. dubna 2015 na Wayback Machine

Divergence paprsku

Poznámky

Odkazy