Optik är en enkel vetenskap . Ljuset fungerar enligt enkla regler och det interagerar med material och förändringar . Komplexiteten i optik uppstår på grund av den oändliga variation möjligt i samspelet mellan ljus och materia och antalet ljusets egenskaper som kan manipuleras . För att hantera komplexitet , har forskare utvecklat ett antal koncept för att förenkla deras arbete . En av dessa begrepp kallas i fokus volym , och det är ganska lätt att beräkna . Du måste välja den diameter som motsvarar dina krav , något som storleken på en enda detektor pixel , eller diametern i vilken en laser är ljus nog att göra en fluorofor glans . Instruktioner
1
Beräkna F – nummer ( ofta skrivet ” F /# ” ) i ditt system genom att dividera diametern med brännvidden . Som ett exempel , anta att du har en 100 mm brännvidd med en 40 mm diameter . F /# är 100/40 = 2,5 , som ofta skrivs som f/2.5 .
2
Beräkna diffraktionsbegränsad fläck storleken på systemet som 2,44 x F /# x våglängd . För synligt ljus , kan du ta våglängden vara 550 nanometer , vilket är 550 x 10 ^ -6 millimeter . Så exemplet systemet har en diffraktion – begränsad plats storlek
2,44 x 2,5 x 550 x 10 ^ -6 = 3,4 x 10 ^ -3 mm . Addera 3
Hitta den vinkel vid vilken linsen böjer ljuset. Ljuset kommer från en kant hos linsen är böjd i en vinkel för att korsa den optiska axeln av linsen på ett avstånd av en fokallängd bort. Matematiskt är detta beteende uttryckes genom ekvationen
tangens (vinkel ) = diameter/2/focal längd = 1 /( 2 x F /#).
4
Beräkna längden av triangeln med en vinkel som definieras av det föregående steget och den sida som är lika med radien för den diffraktionsbegränsad fläck. Längden på denna triangel ges av
längd = ( 1,22 x lambda x F /# ) /tan ( vinkel ) ; ersätta det äldre uttrycket för tan ( vinkel ) katalog
längd = ( 1,22 x lambda x F /# ) /( 1 /( 2 x F /# ) ) katalog
längd = ( 2,44 x lambda x (F /# ) ^ 2 ) .
5
Multiplicera område av fläcken du valde av två gånger längden på den triangel som beräknas i det föregående steget. Till exempel problemet , i ekvationsform , är detta
volym = pi x ( 1,22 x lambda x F /# ) ^ 2 x 2 x ( 2,44 x lambda x ( F /#) ^ 2 )
volym = pi x 1,22 ^ 2 x 2 x 2,44 x ( 550 x 10 ^ -6 ) ^ 3 x (2,5) ^ 4
volym = 1,5 x 10 ^ -7 mm ^ 3 . Addera