Коллимированный луч

света Коллимированный луч или электромагнитного другого излучения имеет параллельные лучи и поэтому при распространении будет минимально распространяться. Лазерный луч является архетипическим примером. Идеально коллимированный луч световой и нерасходящийся не рассеивается с расстоянием. Однако дифракция препятствует созданию такого луча. ^[1]

Свет можно приблизительно коллимировать с помощью ряда процессов, например, с помощью коллиматора . Иногда говорят, что идеально коллимированный свет сфокусирован на бесконечности . Таким образом, по мере увеличения расстояния от точечного источника сферические волновые фронты становятся более плоскими и приближаются к плоским волнам , которые идеально коллимированы.

Другие формы электромагнитного излучения также могут быть коллимированы. В радиологии рентгеновские лучи коллимируются для уменьшения объема облучаемой ткани пациента и для удаления паразитных фотонов, которые снижают качество рентгеновского изображения («пленочный туман»). В сцинтиграфии перед детектором используется коллиматор гамма-лучей, позволяющий обнаруживать только фотоны, перпендикулярные поверхности. ^[2]

Термин «коллимированный» также может применяться к пучкам частиц – коллимированный пучок частиц экранирующие блоки из материалов высокой плотности (таких как свинец , сплавы висмута – где обычно могут использоваться и т. д.) для поглощения или блокировки периферийных частиц в желаемом прямом направлении. особенно последовательность таких поглощающих коллиматоров . Этот метод коллимации частиц регулярно применяется и повсеместно используется в каждом комплексе ускорителей частиц в мире. Дополнительный метод, обеспечивающий тот же эффект прямой коллимации, менее изученный, может использовать стратегическую ядерную поляризацию ( магнитную поляризацию ядер), если необходимые реакции будут разработаны для каких-либо конкретных экспериментальных приложений.

Этимология

Слово «коллимировать» происходит от латинского глагола «collimare» , который возник в результате неправильного прочтения слова «collineare» , означающего «направлять по прямой линии». ^[3]

Источники

Лазеры

Лазерный свет газовых или кристаллических лазеров хорошо коллимирован, поскольку он формируется в оптическом резонаторе между двумя параллельными зеркалами , которые ограничивают путь света, перпендикулярный поверхностям зеркал. ^[4] На практике в газовых лазерах могут использоваться вогнутые зеркала, плоские зеркала или их комбинация. ^[5]^[6]^[7] Расходимость . высококачественных лазерных лучей обычно составляет менее 1 миллирадиана (3,4 угловых минуты ), а для лучей большого диаметра может быть намного меньше Лазерные диоды излучают менее коллимированный свет из-за их короткого резонатора, поэтому для более высокой коллимации требуется коллимирующая линза.

Синхротронный свет

Синхротронный свет очень хорошо коллимирован. ^[8] Он создается путем изгибания релятивистских электронов (то есть тех, которые движутся с релятивистскими скоростями) по круговой траектории. Когда электроны движутся на релятивистских скоростях, результирующее излучение сильно коллимируется, чего не происходит при более низких скоростях. ^[9]

Удаленные источники

Свет звезд (кроме Солнца ) достигает Земли точно коллимировано, поскольку звезды находятся так далеко, что не имеют заметного углового размера. Однако из-за рефракции и турбулентности в атмосфере Земли звездный свет падает на землю слегка неколлимированным с видимым угловым диаметром около 0,4 угловых секунды . Прямые лучи света от Солнца достигают Земли без коллимации на полградуса, что соответствует угловому диаметру Солнца, если смотреть с Земли. Во время солнечного затмения свет Солнца становится все более коллимированным, поскольку видимая поверхность сжимается до тонкого полумесяца и, в конечном итоге, до небольшой точки , создавая явления отчетливых теней и теневых полос .

Линзы и зеркала

Идеальное параболическое зеркало фокусирует параллельные лучи в одной точке. И наоборот, точечный источник в фокусе параболического зеркала будет производить луч коллимированного света, создавая коллиматор . Поскольку источник должен быть небольшим, такая оптическая система не может производить большую оптическую мощность. Сферические зеркала изготовить проще, чем параболические, и их часто используют для получения примерно коллимированного света. Многие типы линз также могут генерировать коллимированный свет от точечных источников.

Коллимация и деколлимация

«Коллимация» означает, что все оптические элементы прибора находятся на расчетной оптической оси . Это также относится к процессу настройки оптического прибора так, чтобы все его элементы находились на этой расчетной оси (линейно и параллельно). Безусловная юстировка бинокля представляет собой 3-х осевую коллимацию, то есть обе оптические оси, обеспечивающие стереоскопическое зрение, выравниваются параллельно оси шарнира, используемого для выбора различных настроек межзрачкового расстояния . Что касается телескопа, этот термин относится к тому факту, что оптическая ось каждого оптического компонента должна быть центрирована и параллельна, чтобы из окуляра выходил коллимированный свет. Большинство любительских телескопов-рефлекторов требуют повторной коллимации каждые несколько лет для поддержания оптимальной производительности. Это можно сделать простыми визуальными методами, такими как осмотр оптического узла без окуляра, чтобы убедиться, что компоненты выровнены, с помощью окуляра Чешира или с помощью простого лазерного коллиматора или автоколлиматора. . Коллимацию также можно проверить с помощью сдвигового интерферометра , который часто используется для проверки лазерной коллимации.

«Деколлимация» - это любой механизм или процесс, который заставляет луч с минимально возможной расходимостью лучей расходиться или сходиться от параллелизма. Деколлимация может быть преднамеренной по системным причинам или может быть вызвана многими факторами, такими как неоднородности показателя преломления , окклюзии, рассеяние , отклонение , дифракция , отражение и преломление . Деколлимацию необходимо учитывать, чтобы в полной мере учитывать многие системы, такие как радио , радар , гидролокатор и оптическая связь .

См. также

Ссылки

^ «Введение в лазерную технику». Каталог Меллес Грио (PDF) . Мелес Гриот. НДП 36,6 . Проверено 25 августа 2018 г.
^ «Коллиматоры для ядерной медицины» . Ядерные поля.
^ Льюис, Чарльтон Т.; Шорт, Чарльз (2010) [1879]. «коллимо» . Латинский словарь . Оксфорд; Медфорд: Кларендон Пресс; Цифровая библиотека Персея.
^ «Свойства лазеров» . Мир лазеров . 2015 . Проверено 5 августа 2015 г.
^ Джоши (2010). Инженерная физика . Тата МакГроу-Хилл Образование . п. 517. ИСБН 9780070704770 .
^ Инженерная физика 1: Для WBUT . Индия: Pearson Education India. и стр. 3–9. ISBN 9788131755938 .
^ Типлер, Пол (1992). Элементарная современная физика . Макмиллан. п. 149. ИСБН 9780879015695 .
^ Виник, Герман; Дониах, С (2012). Исследования синхротронного излучения . Springer Science & Business Media . п. 567. ИСБН 9781461579984 .
^ Мебель, Септимий; Бошерини, Федерико; Менегини, Карло (2014). Синхротронное излучение: основы, методы и приложения . Спрингер. п. 31. ISBN 9783642553158 .

Библиография

Пфистер Дж. и Нидлер Дж. А. (ср.). Руководство по лазерам в операционной.

[1] «Введение в лазерную технику». Каталог Меллес Грио (PDF) . Мелес Гриот. НДП 36,6 . Проверено 25 августа 2018 г.

[2] «Коллиматоры для ядерной медицины» . Ядерные поля.

[3] Льюис, Чарльтон Т.; Шорт, Чарльз (2010) [1879]. «коллимо» . Латинский словарь . Оксфорд; Медфорд: Кларендон Пресс; Цифровая библиотека Персея.

[4] «Свойства лазеров» . Мир лазеров . 2015 . Проверено 5 августа 2015 г.

[5] Джоши (2010). Инженерная физика . Тата МакГроу-Хилл Образование . п. 517. ИСБН 9780070704770 .

[6] Инженерная физика 1: Для WBUT . Индия: Pearson Education India. и стр. 3–9. ISBN 9788131755938 .

[7] Типлер, Пол (1992). Элементарная современная физика . Макмиллан. п. 149. ИСБН 9780879015695 .

[8] Виник, Герман; Дониах, С (2012). Исследования синхротронного излучения . Springer Science & Business Media . п. 567. ИСБН 9781461579984 .

[9] Мебель, Септимий; Бошерини, Федерико; Менегини, Карло (2014). Синхротронное излучение: основы, методы и приложения . Спрингер. п. 31. ISBN 9783642553158 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]