Соответствующий индексу материал

В оптике материал с соответствующим показателем преломления — это вещество, обычно жидкость, цемент (клей) или гель , показатель преломления которого близко приближается к показателю другого объекта (например, линзы, материала, оптоволокна и т. д.). .).

Когда два вещества с одинаковым индексом находятся в контакте, свет проходит от одного к другому без отражения и преломления . Таким образом, они используются для различных целей в науке, технике и искусстве.

Например, в популярном домашнем эксперименте стеклянную палочку делают почти невидимой, погружая ее в прозрачную жидкость с соответствующим индексом, такую как уайт-спирит . ^[1]

В микроскопии

В световой микроскопии масляная иммерсия представляет собой метод, используемый для разрешения микроскопа увеличения . Это достигается путем погружения объектива и образца в прозрачное масло с высоким показателем преломления , тем самым увеличивая числовую апертуру объектива.

Иммерсионные масла – это прозрачные масла, обладающие определенными оптическими и вязкостными характеристиками, необходимыми для использования в микроскопии. Типичные используемые масла имеют показатель преломления около 1,515. ^[2] Объектив с масляной иммерсией — это объектив, специально разработанный для такого использования. Индекс масла обычно выбирают таким, чтобы он соответствовал индексу стекла линзы микроскопа и покровного стекла .

Подробнее читайте в основной статье « Масляная иммерсия» . В некоторых микроскопах помимо масла используются и другие материалы с соответствующим индексом; см. объектив с водной иммерсией и объектив с твердой иммерсией .

В оптоволокне

В волоконной оптике и телекоммуникациях материал с соответствующим индексом может использоваться в сочетании с парами сопряженных разъемов или механическими соединениями для уменьшения сигнала, отраженного в управляемом режиме (известного как обратные потери) (см. Оптоволоконный разъем ). Без использования материала с согласованием показателей преломления отражения Френеля будут возникать на гладких торцах волокна, если только нет границы раздела волокно-воздух или другого значительного несоответствия показателя преломления. Эти отражения могут достигать -14 дБ (т. е. на 14 дБ ниже оптической мощности падающего сигнала ). Когда отраженный сигнал возвращается на передающую сторону, он может снова отразиться и вернуться на приемную сторону на уровне, составляющем 28 дБ плюс удвоенные потери в волокне ниже уровня прямого сигнала. Отраженный сигнал также будет задержан на удвоенное время задержки, вносимое волокном. Дважды отраженный задержанный сигнал, наложенный на прямой сигнал, может заметно ухудшить аналоговый по интенсивности модулированный видеосигнал . И наоборот, при цифровой передаче отраженный сигнал часто не оказывает практического влияния на обнаруженный сигнал, видимый в момент принятия решения цифровой передачей. оптический приемник, за исключением крайних случаев, когда коэффициент ошибок по битам значителен. Однако на некоторые цифровые передатчики, например те, которые используют лазер с распределенной обратной связью, может влиять обратное отражение, и тогда они выходят за пределы технических характеристик, таких как коэффициент подавления боковой моды, что потенциально ухудшает коэффициент ошибок по битам системы, поэтому сетевые стандарты, предназначенные для DFB-лазеров, могут определять обратный сигнал. допуск на отражение, например -10 дБ для передатчиков, чтобы они оставались в пределах спецификации даже без сопоставления индексов. Такая устойчивость к обратному отражению может быть достигнута с помощью оптического изолятора или за счет снижения эффективности связи.

В некоторых приложениях вместо стандартных полированных разъемов (например, FC/PC) могут использоваться разъемы с угловой полировкой (например, FC/APC), в результате чего неперпендикулярный угол полировки значительно снижает долю отраженного сигнала, подаваемого в управляемый режим, даже в случай оптоволоконного интерфейса.

В экспериментальной гидродинамике

Сопоставление индексов используется в экспериментальных системах жидкость-жидкость и жидкость-твердое тело ( многофазный поток ) для минимизации искажений, возникающих в этих системах. ^[3] это особенно важно для систем со многими интерфейсами, которые становятся оптически недоступными. Согласование показателя преломления сводит к минимуму отражение , преломление , дифракцию и вращение, возникающие на границах раздела, обеспечивая доступ к областям, которые в противном случае были бы недоступны для оптических измерений. Это особенно важно для сложных оптических измерений, таких как лазерно-индуцированная флуоресценция , велосиметрия изображения частиц и велосиметрия отслеживания частиц , и это лишь некоторые из них.

В консервации произведений искусства

Если скульптура разбита на несколько частей, реставраторы могут снова соединить их с помощью клея, такого как Paraloid B-72 или эпоксидной смолы . Если скульптура изготовлена из прозрачного или полупрозрачного материала (например, стекла), шов, на котором соединяются детали, обычно будет гораздо менее заметен, если показатель преломления клея соответствует показателю преломления окружающего объекта. Таким образом, реставраторы произведений искусства могут измерить индекс объектов, а затем использовать клей с соответствующим индексом. Аналогичным образом, потери (отсутствующие секции) в прозрачных или полупрозрачных объектах часто заполняются с использованием материала с соответствующим индексом. ^[4]

В клеях для оптических компонентов

Некоторые оптические компоненты, такие как призма Волластона или призма Николя , состоят из нескольких прозрачных частей, непосредственно прикрепленных друг к другу. Клей обычно соответствует индексу деталей. Раньше для этого использовался канадский бальзам , но сейчас чаще используются эпоксидные или другие синтетические клеи.

Ссылки

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г.

^ Оптика для детей - Домашний эксперимент «Потеряй стакан в стакане».
^ «Цели микроскопа: иммерсионные среды». Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine Мортимером Абрамовицем и Майклом В. Дэвидсоном, Olympus Ресурсный центр микроскопии (веб-сайт), 2002.
^ Райт, Сан-Франциско; Задрасил, И.; Маркидес, Китай (2017). «Обзор вариантов выбора твердое тело-жидкость для оптических измерений в однофазной жидкости, двухфазных потоках жидкость-жидкость и многофазных потоках твердое тело-жидкость» . Эксперименты с жидкостями . 58 (9): 108. Бибкод : 2017ExFl...58..108W . дои : 10.1007/s00348-017-2386-y . hdl : 10044/1/49407 .
^ Джон М. Мессинджер; Питер Т. Лэнсбери (1989). «Контроль показателя преломления эпоксидных клеев» . Журнал Американского института охраны природы . 28 (2): 127–136. дои : 10.2307/3179485 . JSTOR 3179485 .

[1] Оптика для детей - Домашний эксперимент «Потеряй стакан в стакане».

[2] «Цели микроскопа: иммерсионные среды». Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine Мортимером Абрамовицем и Майклом В. Дэвидсоном, Olympus Ресурсный центр микроскопии (веб-сайт), 2002.

[3] Райт, Сан-Франциско; Задрасил, И.; Маркидес, Китай (2017). «Обзор вариантов выбора твердое тело-жидкость для оптических измерений в однофазной жидкости, двухфазных потоках жидкость-жидкость и многофазных потоках твердое тело-жидкость» . Эксперименты с жидкостями . 58 (9): 108. Бибкод : 2017ExFl...58..108W . дои : 10.1007/s00348-017-2386-y . hdl : 10044/1/49407 .

[4] Джон М. Мессинджер; Питер Т. Лэнсбери (1989). «Контроль показателя преломления эпоксидных клеев» . Журнал Американского института охраны природы . 28 (2): 127–136. дои : 10.2307/3179485 . JSTOR 3179485 .

[1]

[2]

[3]

[4]