Stråledivergens

I elektromagnetisme , spesielt i optikk , stråledivergens er en vinkel mål på økningen i diameteren eller radien av strålen med avstanden fra den optiske åpning eller antenneaperturen fra hvilken strålen kommer ut av. Begrepet er bare relevant i "langt felt", vekk fra noe fokus på bjelken. Imidlertid kan det fjerne feltet i praksis begynne fysisk nær den utstrålende blenderåpningen, avhengig av blenderåpningens diameter og driftsbølgelengden.

Stråledivergens brukes ofte til å karakterisere elektromagnetiske stråler i det optiske regimet, i tilfeller der blenderåpningen som strålen kommer fra er veldig stor med hensyn til bølgelengden . Det er imidlertid også brukes i frekvens (RF) bånd radioer for tilfeller hvor antennen er meget stor i forhold til en bølgelengde.

Stråledivergens refererer vanligvis til en bjelke med sirkulært tverrsnitt, men ikke nødvendigvis. En bjelke kan for eksempel ha en elliptisk seksjon, i hvilket tilfelle orienteringen av bjelkens divergens må spesifiseres, for eksempel med hensyn til den store eller mindre aksen til den elliptiske seksjonen.

Divergensen til en stråle kan beregnes hvis vi vet diameteren på strålen ved to forskjellige punkter langt fra noe fokuspunkt ( D i , D f ), og avstanden ( l ) mellom disse punktene. Strålens divergens er gitt av: $\ Theta$

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

Hvis en kollimert stråle er fokusert med en linse , er diameteren på strålen i objektivets bakre fokalplan relatert til divergensen til den første strålen ved å: ${\ displaystyle D_ {m}}$

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

hvor f er objektivets brennvidde. Men denne målingen er bare gyldig når strålestørrelsen måles på objektivets bakre fokalplan, dvs. hvor fokuset vil være for en virkelig kollimert stråle, og ikke ved objektivets faktiske fokus. Strålen, som ville oppstå bak bakre fokalplan for en divergerende stråle.

Som alle elektromagnetiske stråler er lasere utsatt for divergens, som måles i milliradianer (mrad) eller grader . For mange anvendelser er en lav divergensstråle å foretrekke. Ignorerer divergensen på grunn av dårlig strålekvalitet, er divergensen til en laserstråle proporsjonal med bølgelengden og omvendt proporsjonal med strålens diameter på det smaleste punktet. For eksempel vil en ultrafiolett laser som avgir ved en bølgelengde på 308 nm, ha en lavere divergens enn en infrarød laser ved 808 nm, hvis begge har samme minimum strålediameter. Avviket mellom laserstråler av god kvalitet er modellert ved bruk av Gaussisk strålematematikk .

Gaussiske laserstråler sies å være diffraksjonsbegrenset når deres radiale divergens er nær den minste mulige verdien, gitt av: ${\ displaystyle \ theta = \ Theta / 2}$

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

hvor er laserens bølgelengde og strålens radius på sitt smaleste punkt, som kalles "strålestørrelsen". Denne typen stråledivergens observeres fra optimaliserte laserhulrom. Informasjon om den diffraksjonsbegrensede divergensen til en koherent stråle er iboende gitt av N-spaltets interferometriske ligning. $\ lambda$ $w$

Merknader og referanser

http://www.uslasercorp.com/envoy/diverge.html
Francisco J. Duarte , Tunable Laser Optics , New York, CRC,2015( ISBN 9781482245295 , leses online ) , "Chapter 3"

Eksterne linker