A fibra óptica é uma fibra plástica ou transparente que é usada para propagar a luz. O princípio de funcionamento disso é a reflexão interna total de paredes completamente diferentes. Portanto, a luz pode ser transmitida por longas distâncias porque a flexibilidade da fibra óptica é suficiente. Então, isso é usado em microscópios que estão em tamanho micro, dados comunicação , no design de endoscópios finos, etc. fibra ótica o cabo inclui três camadas, como núcleo, revestimento e revestimento. Uma camada de núcleo é envolvida por um revestimento. Aqui, a camada de revestimento é normalmente projetada com plástico ou sílica. A principal função do núcleo dentro da fibra ótica é transmitir um sinal ótico enquanto o revestimento direciona a luz para o núcleo. Como o sinal óptico é guiado por toda a fibra, ele é chamado de guia de onda óptico. Este artigo discute uma visão geral da abertura numérica da fibra óptica.
O que é a abertura numérica da fibra óptica?
Definição: A medida da capacidade de uma fibra óptica de coletar o raio de luz de ocorrência nela é conhecida como abertura numérica. A forma abreviada disso é NA, que ilustra a eficiência com a luz que é coletado dentro da fibra para ser propagado. Sabemos disso quando a luz é propagada através de uma fibra óptica durante a reflexão interna total. Assim, múltiplas reflexões internas totais ocorrem dentro da fibra para transmitir de uma extremidade a outra.
Cabo de fibra ótica com reflexão interna
Uma vez que o raio de luz é produzido a partir da fonte de uma fibra óptica, a fibra óptica deve ser muito eficiente para obter o máximo de radiação emitida nela. Assim, podemos dizer que a eficiência de uma luz que está recebendo da fibra óptica é o personagem principal ao transmitir um sinal através de uma fibra óptica.
A abertura numérica é conectada ao ângulo de aceitação porque o ângulo de aceitação é o ângulo máximo durante o trajeto da luz através da fibra. Portanto, o ângulo de aceitação e NA estão associados um ao outro.
Experiência de abertura numérica de fibra óptica
O diagrama do experimento de fibra óptica é mostrado abaixo. Na imagem a seguir, um raio de luz que é transmitido para a fibra óptica é denotado com 'XA'. Aqui, ‘ƞ1’ é o índice de refração do núcleo e ‘ƞ2’ é o revestimento.
A imagem a seguir ilustra que o raio de luz está focado em uma fibra óptica. Aqui, o raio de luz viaja do meio mais denso para o mais raro com um ângulo 'α' através do eixo da fibra. O ângulo 'α' é chamado de ângulo de aceitação no cabo de fibra óptica.
Este raio incidente viaja dentro do cabo de fibra para ser refletido totalmente através da interface do revestimento do núcleo. No entanto, o ângulo incidente deve ser mais quando contrastado com o ângulo crítico ou então, se o ângulo incidente for baixo em comparação com o ângulo crítico, então o raio é refratado ao invés de refletido.
Com base na lei de Snell, o raio refratado e o ângulo de incidência serão transmitidos dentro do mesmo ângulo.
Abertura Numérica de Fibra Ótica
Portanto, ao aplicar esta lei no meio 1 (ar) e interface do núcleo, a equação será
Ƞ sin α = Ƞ1 sin θ
O valor ‘θ’ pode ser escrito a partir da imagem acima como a seguir.
Θ = π / 2- θc
Substituindo o valor de ‘θ’ na equação acima
Ƞ sin α = Ƞ1 sin (π / 2- θc)
Ƞ sin α = Ƞ1 * sin (π / 2) - sin (θc)
A partir da trigonometria, sabemos que sin θ = cosθ e sin π / 2 = 1
Ƞ sin α = Ƞ1cos (θc)
sin α = Ƞ1 / Ƞ cos (θc)
Nós sabemos disso, cos θc = √1-sin2θc
Aplicando a lei de Snell na interface do revestimento central, podemos obter
Ƞ1 sen θc = Ƞ2 sen π / 2
Ƞ1 sen θc = Ƞ2
Aqui o valor de sin π / 2 é ‘1’ de acordo com os valores trigonométricos padrão
sin θc = Ƞ2 / Ƞ1
Substitua o valor sen θc na equação cos θc, então
cos θc = √1- cos θc = √1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
Substitua o valor cos θc na equação sin α, então
sin α = Ƞ1 / Ƞ√1- (Ƞ2 / Ƞ1) 2
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22) / Ƞ
Já discutimos que o meio 1 nada mais é do que ar, então o índice de refração (ƞ) será 1. Então, mais especificamente, podemos dizer
sin α = √ (Ƞ12- Ƞ22)
NA = √ (Ƞ12- Ƞ22)
A abertura numérica da fórmula da fibra óptica é derivada acima. Portanto, esta é a fórmula para NA, onde 'ƞ1' é o índice de refração para o núcleo e 'ƞ2' é o índice de refração para o revestimento.
Aplicações de abertura numérica
As aplicações de NA incluem o seguinte
- Fibra ótica
- Lente
- Objetivo do Microscópio
- Objetivo Fotográfico
FAQs
1). Qual é a abertura numérica (NA)?
A abertura numérica é a capacidade de captar luz, caso contrário, uma capacidade de fibra óptica.
2). Qual é a aplicação da abertura numérica da fibra óptica?
Em fibra óptica, descreve a faixa de ângulos onde a luz está ocorrendo na fibra óptica e será transmitida junto com ela.
3). Qual é a aplicação da abertura numérica?
NA é geralmente usado em microscopia para descrever o cone de aceitação
4). Qual é o ângulo de aceitação no cabo de fibra óptica?
O ângulo máximo completado pelo raio de luz usando o eixo da fibra para propagar a luz através da fibra após toda a reflexão interna é conhecido como ângulo de aceitação.
5). Qual é a fórmula da abertura numérica?
A fórmula principal para abertura numérica (NA) é = √ (Ƞ12- Ƞ22)
6). Como selecionar uma fibra óptica?
Existem vários parâmetros que devem ser levados em consideração para selecionar a fibra óptica adequada em propagação de sinal .
7). Qual é o princípio de funcionamento de um cabo de fibra óptica?
O princípio de funcionamento de um cabo de fibra óptica é a reflexão interna total, onde os sinais de luz podem ser transmitidos de uma posição para outra por meio de uma pequena perda de energia.
Portanto, isso é tudo sobre o que é uma abertura numérica em fibra óptica , a derivação da abertura numérica da fibra óptica e suas aplicações A partir das informações acima, finalmente, podemos concluir que a capacidade de coleta de luz é conhecida como NA. Portanto, o valor de NA deve ser alto, o que pode ser obtido simplesmente quando a dissimilaridade entre os dois índices de refração for alta. Para isso, ƞ1 deve ser alto, caso contrário ƞ2 deve ser inferior. Aqui está uma pergunta para você, qual é o valor de NA?
