В чем измеряется оптическая сила: Оптическая сила линзы и системы тонких линз — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

оптическая ось, фокус, фокусное расстояние

 

Все линзы делятся на два вида: выпуклые или собирающие (вогнутые или рассеивающие). Ход лучей в этих видах линз различен, но свет всегда преломляется, однако, чтобы рассмотреть их устройство и принцип действия, надо ознакомиться с одинаковыми для обоих видов понятиями.

Если дорисовать сферические поверхности двух сторон линзы до полных сфер, то прямая, проходящая сквозь центры этих сфер, будет являться оптической осью линзы. Фактически, оптическая ось проходит сквозь самое широкое место выпуклой линзы и самое узкое у вогнутой.

Оптическая ось, фокус линзы, фокусное расстояние

На этой оси находится точка, где собираются все лучи, прошедшие через собирающую линзу. В случае же рассеивающей линзы можно провести продолжения расходящихся лучей, и тогда мы получим точку, также расположенную на оптической оси, где сходятся все эти продолжения. Эта точка называется фокусом линзы.

У собирающей линзы фокус действительный, и расположен он с обратной стороны от падающих лучей, у рассеивающей фокус мнимый, и располагается он с той же стороны, с которой свет падает на линзу.

Точка на оптической оси ровно посередине линзы называется ее оптическим центром. А расстояние от оптического центра до фокуса линзы – это фокусное расстояние линзы.

Фокусное расстояние зависит от степени кривизны сферических поверхностей линзы. Более выпуклые поверхности будут сильнее преломлять лучи и, соответственно, уменьшать фокусное расстояние. Если фокусное расстояние короче, то данная линза будет давать большее увеличение изображения.

Оптическая сила линзы: формула, единица измерения

Для характеристики увеличивающей способности линзы ввели понятие «оптическая сила». Оптическая силы линзы – это величина, обратная ее фокусному расстоянию. Оптическая сила линзы выражается формулой:

D=1/F,

где D – оптическая сила, F – фокусное расстояние линзы. 

Единицей измерения оптической силы линзы является диоптрия (1 дптр). 1 диоптрия – это оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 метру. Чем меньше фокусное расстояние, тем большей будет оптическая сила, то есть тем сильнее данная линза увеличивает изображение.

Так как фокус у рассеивающей линзы мнимый, то условились считать ее фокусное расстояние величиной отрицательной. Соответственно, и ее оптическая сила — тоже отрицательная величина. Что касается собирающей линзы, то ее фокус действительный, поэтому и фокусное расстояние и оптическая сила у собирающей линзы – величины положительные.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Линза: свойства и виды линз
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspМатериальная точка: система отсчета

Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние • Фотометрия — свет • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Оптическая сила (преломляющая сила) D — единица измерения преломляющей силы оптической системы, состоящей из линз, выпуклых или вогнутых зеркал. Оптическая сила рассчитывается по формуле:

D = 1/f

где f — фокусное расстояние системы. Оптическая сила линз с бóльшим фокусным расстоянием — меньше.

Оптическая сила измеряется в системе СИ в диоптриях (D, дптр). Диоптрия — внесистемная единица. Соответствующая единица СИ — обратный метр м⁻¹. Например, линза, имеющая оптическую силу в 2 диоптрии, может сфокусировать параллельные лучи света на расстоянии ½ метра.

Мы ощущаем действие приведенной выше формулы, когда ныряем без маски или очков для плавания — предметы под водой нерезкие, потому что показатель преломления воды при 20°C равен 1,33. Роговица, обеспечивающая около двух третей всего увеличения глаза имеет приблизительно такой же показатель преломления, что и вода. Когда роговица находится в контакте с водой, она перестает увеличивать изображение окружающих предметов, то есть перестает быть выпуклой линзой. Остается только хрусталик, который обеспечивает только треть полной оптической силы глаза или около 20 диоптрий и не способен дать резкое изображение окружающих предметов на сетчатке глаза. Простой расчет по указанной выше формуле показывает почему это происходит: f = 1/D = 1/20 = 0.05 м или 50 мм; в то же время диаметр человеческого глаза равен примерно 24 мм. Как мы видим, параллельные лучи света, входящие в глаз, будут сфокусированы далеко за сетчаткой. Человек — существо сухопутное и оптическая система глаза человека «спроектирована» таким образом, что не обеспечивает нормального зрения под водой без специальных приспособлений. Резкость под водой может обеспечить только маска, которая обеспечивает слой воздуха между глазами и водой.

Для измерения преломляющей силы и других оптических характеристик очковых линз используют диоптриметры, называемые также линзметрами — оптические приборы, состоящие из зрительной трубы, коллиматора, держателя измеряемой линзы и других механизмов.

 

 

Я хожу в очках больше десяти лет и поэтому попытаюсь рассказать о том, как привести в порядок обычные или солнцезащитные очки с просветляющим и олеофобным покрытиями или без них. Кстати, ухаживать за очками с олеофобным покрытием намного легче, чем без него!

Многие ежедневно поступают так, как делать не следует: дышат на линзы, а потом протирают их рукавом или краем одежды. Если так можно было поступать со стеклянными линзами, то пластмасса этого не потерпит. Через несколько месяцев очки будут поцарапаны и, к радости работников салона оптики вы придете за новыми очками менее чем через год.

Когда 10 лет назад я начал ежедневно носить очки для чтения, я не знал как правильно за ними ухаживать. Я видел рекламу многих изделий для ухода за очками и даже попробовал несколько. Но потом я понял, как лучше всего ухаживать за очками так, чтобы не царапать их — их нужно мыть! Надо сказать, что когда я собрался написать об этом и стал изучать вопрос, оказалось, что идея совсем не новая и так поступают многие!

Самое главное: никогда не вытирайте очки бумажными полотенцами. Они содержат частицы дерева, которые поцарапают линзы. Даже ткань, состоящая на 100% из хлопка, все равно может быть пыльной и содержать абразивные частицы.

Можно, конечно, воспользоваться специальными чистящими средствами для очков, но зачем тратить деньги, если вода из-под крана плюс капля жидкости для мытья посуды и капля изопропилового или этилового спирта не стоят почти ничего?

Как оказалось, все, что требуется — это смыть с очков пыль в теплой воде, потом слегка протереть их каплей жидкости для мытья посуды. Промыть водопроводной водой, потом дистиллированной, если вода в кране жесткая. И, наконец, высушить очки резиновой грушей или сжатым газом из баллончика. После этой процедуры линзы будут чистыми и без царапин.

А теперь подробнее:

Помойте руки, чтобы удалить с пальцев жир.

Промойте линзы очков теплой водой, чтобы удалить с них пыль.

Капните на палец каплю жидкости для мытья посуды. Эта жидкость предназначена для того, что удалять жир с посуды. Но ведь именно это и нужно проделать с очками! Удалить жир!

Круговыми движениями и с минимальным давлением помойте жидкостью для мытья посуды обе стороны линз. Можно также помыть этой жидкостью и оправу, дужки, мост и упоры для носа.

Ополосните очки теплой водой, которая должна удалить все мыло. Не нужно тереть линзы пальцами при ополаскивании. Если водопроводная вода жесткая, то есть, она содержит повышенное количество растворенных солей кальция, и магния, очки желательно прополоскать в дистиллированной воде.

После ополаскивания нужно хорошенько встряхнуть очки для удаления воды. Я предпочитаю делать это на коленке.

Осталось удалить капли с помощью резиновой груши или баллончика со сжатым газом для удаления пыли. Если вы ополаскивали очки дистиллированной водой, они высохнут без следов солей и продувать их не нужно, если только они вам не нужны немедленно.

Обычно при заказе новых очков в комплекте с ними бывает кусок ткани для чистки. В салонах оптики его кладут с единственной целью — чтобы вы приходили к ним чаще! Любая ткань и особенно бумажные полотенца или салфетки будут царапать линзы очков, потому что они содержат абразивные частицы. Кроме того, они обычно не вытирают, а только размазывают жир и грязь по поверхности линз.

Если вы сдуваете капли воды газом из баллончика, нажимайте «на курок» потихоньку, чтобы вместе с газом на линзы не попала жидкость. Если это все же произошло, придется помыть очки еще раз. В заключение можно удалить остатки воды с торцевых поверхностей линз.

О спирте. Некоторые считают, что спирт может повредить просветляющее покрытие линз или даже сделать их матовыми. Не знаю. Я всегда использую изопропиловый спирт для очистки линз от жира, если они очень грязные. Это иногда бывает. Никогда не замечал никаких проблем с качеством покрытия. Как видите, известные производители оптических приборов тоже используют изопропиловый спирт во влажных салфетках для чистки объективов и очковых линз.

Для тех, кто снимает зеркальными камерами, могу сказать, что этим же способом можно мыть фильтры, устанавливаемые на фотографические объективы. Я мою их средством для мытья посуды, потом ополаскиваю под краном, потом дистиллированной водой и сдуваю капли воды резиновой грушей или газом из баллончика. К сожалению, переднюю линзу объектива таким способом помыть не получится.

Автор статьи: Анатолий Золотков

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) • Фотометрия — свет • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Диоптрия — единица измерения оптической силы линз. Если линза находится в вакууме или в воздухе, ее оптическая сила в диоптриях D является величиной, обратной фокусному расстоянию f, измеренному в метрах:

D = 1/f

В СИ единицей измерения оптической силы является обратный метр (м⁻¹). Диоптриями удобно пользоваться, в частности, потому что если сложить несколько линз вместе, их оптические силы в диоптриях приблизительно складываются.

Увеличение линзы или лупы — это безразмерная величина, равная отношению размеров сформированного на сетчатке глаза изображения объекта, рассматриваемого через линзу и без нее на стандартном расстоянии в 25 сантиметров. В этом конвертере для определения увеличения по известной оптической силе в диоптриях и наоборот используется формула:

M = D × 0.25 + 1

где М — безразмерное увеличение, D — оптическая сила в диоптриях и 0,25 — стандартное расстояние в метрах, на котором рассматривается объект. Эта формула используется для случая, когда линза находится близко к глазу и для получения резкого изображения глаз движется вместе с линзой.

Для измерения оптической силы и других оптических параметров линз для очков используются диоптриметры — приборы, состоящие из зрительной трубы (телескопа), фиксированной линзы, освещенного объекта, держателя измеряемой линзы и регулировочных элементов.

 

 

Оптическая сила плоского оконного стекла в диоптриях равна нулю

Оптическая сила — физическая величина, характеризующая преломляющую способность линз и оптических систем. Линзы с большей кривизной имеют более высокую оптическую силу, так как проходящие через линзу световые лучи отклоняются сильнее и формируют на сетчатке глаза изображение наблюдаемого объекта большего размера. Оптическая сила измеряется в диоптриях и является величиной, обратной фокусному расстоянию, измеренному в метрах. Плоскопараллельная стеклянная пластина, несмотря на то, что преломляет лучи, не может их фокусировать, поэтому ее оптическая сила в диоптриях равна нулю.

Увеличение лупы (например 10×) представляет собой отношение размера изображения, сформированного на сетчатке глаза с увеличительным стеклом и без него. Оно показывает насколько увеличится объект при рассматривании в лупу. Сразу отметим, что размер изображения объекта на сетчатке зависит от расстояния, на котором рассматривается объект. Люди разного возраста могут четко видеть предметы на различных расстояниях. Трехлетнему ребенку увеличительное стекло часто вообще не нужно, так как в этом возрасте дети способны четко видеть предметы на расстоянии мене 5 см. Люди среднего возраста могут четко видеть предметы на больших расстояниях, обычно более 25 сантиметров. Люди старше пятидесяти отходят от малых предметов на несколько метров, чтобы хорошо их рассмотреть. Поэтому, если мы говорим об увеличении увеличительного стекла, мы предполагаем, что для случая «без него» малый объект рассматривается с расстояния 25 см или 10 дюймов. Это стандартное расстояние должно быть указано на любой лупе вместе с ее увеличением. Однако, поскольку на большинстве луп это расстояние не указывается, некоторые изготовители иногда используют стандартное расстояние 50 см или иное, что позволяет дороже продать дешевые линзы.

Увеличение лупы или увеличительного стекла зависит от расстояния между глазом и линзой, а также от расстояния между линзой и наблюдаемым объектом. Увеличение 1× означает, что размер наблюдаемого на сетчатке глаза предмета был увеличен на 100% по сравнению с тем же предметом, рассматриваемым без увеличительного стекла на расстоянии 25 см. Как мы увидим ниже, такое увеличение обеспечивает линза в 4 диоптрии. Чтобы еще больше запутать читателя, отметим, увеличение 2× также означает увеличение размера предмета на 100%. Но об этом чуть ниже.

Перевернутое изображение монитора в увеличительном стекле 5× с оптической силой +16 диоптрий

Для расчета увеличения по известной оптической силе в диоптриях используется несколько формул. Наиболее часто встречаются две формулы:

M = D × 0.25

M = D × 0.25 + 1

Здесь М — безразмерное увеличение, D — оптическая сила в диоптриях и 0,25 — стандартное расстояние в метрах, на котором объект рассматривается невооружённым глазом. Видно, что одна и та же линза может давать разное увеличение, в зависимости от того, по какой формуле его определять. Первая из этих двух формул используется в тех случаях, когда увеличительное стекло расположено близко к объекту, приблизительно на фокусном расстоянии, а глаз расположен достаточно далеко от линзы. Вторая формула используется в случае, когда линза расположена рядом с глазом и глаз вместе с линзой перемещаются для достижения наилучшей резкости. Лупы и увеличительные стекла обычно маркируются по второй формуле. Например, обозначение 2× на лупе соответствует фокусному расстоянию 25 см или оптической силе 4 диоптрии, или увеличению рассматриваемого объекта на 100%.

В этом конвертере для определения увеличения по оптической силе используется вторая формула.

Автор статьи: Анатолий Золотков

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Оптическая сила системы линз — Энциклопедия по машиностроению XXL

V.5.43. Оптическая сила системы (линзы), находящейся в воздухе  
[c.71]

Оптическая сила системы линза—глаз определяется зависимостью  [c.472]

Мы получили, что оптическая сила системы из двух тонких линз равна сумме оптических сил этих линз.  [c.294]

Вполне естественно попытаться разложить оптическую силу системы на две или большее число силовых линз. При этом можно сохранить те же самые требования, которые предъявлялись при исправлении аберраций к одиночным базовым линзам, т. е. обеспечение устранения астигматизма и комы.  

[c.392]


Фокусное расстояние оптической системы полностью определяется элементом С матрицы преобразования лучей 2=—1/С (при П =П2=1). Как и у тонкой линзы, этот элемент, взятый с противоположным знаком, называется оптической силой системы Р= — С. Для толстой линзы, как видно из матрицы (7.18), Р = = Р +Р2 — Р Р2 .. Подставляя выражения для Р , Р2 и находим  [c.342]

Оптическая сила системы несколько меньше суммы оптических сил ее элементов (если они обе положительны). Насколько меньше Это зависит от двух параметров расстояния между главными плоскостями и потенциала в свободном от поля промежутке между двумя линзами. Таким образом, выбирая очень большим расстояние между двумя линзами и (или) очень слабым потенциал между ними, можно получить в результате слабую линзу из двух сильных линз или даже отрицательную оптическую силу, если промежуточное изображение формируется, как изображено на рис.

51, а. Если между задней фокальной плоскостью первой линзы и передней фокальной плоскостью второй линзы есть дрейфовое расстояние (Р»> >р2 ), оптическая сила линзы всегда отрицательна.  [c.220]

Интересно рассмотреть частный случай, когда оптическая сила одной линзы равна оптической силе второй линзы, но имеет другой знак (В =—О»). Тогда (4.112) дает 0 = =йВ 1пт>0 независимо от порядка следования линз. Это — важный результат система двух линз равной силы, из которых одна собирающая, а другая рассеивающая, всегда обладает суммарным фокусирующим эффектом. (Отрицательная оптическая сила не противоречит теореме о невозможности создания рассеивающей линзы. Асимптотическое фокусное расстояние может быть отрицательным, если главная траектория пересекает ось внутри линзы (см. рис. 52 и обсуждение в конце разд. 4.6.1).)  

[c.220]

В двухлинзовой системе можно зафиксировать значение р и оптическую силу первой линзы. Для формирования сильно уменьшенного изображения р7// должно быть но возможности больше.

Добавление второй линзы эффективно усиливает уменьшение, если й выбрано настолько большим, что и величина р»1 » тоже велика. Тогда произведение двух увеличений действительно может быть очень малым положительным числом. В (4.113) рВ может иметь очень большую отрицательную величину поэтому результирующее увеличение очень мало. Из (4.112) и (4.172) имеем  [c.245]

Оптическая сила системы, Ф линзы  [c.15]

Другой способ определения фокусного расстояния системы объектив+насадочная линза состоит в том, что вместо величин фокусных расстояний объектива и насадочной линзы оперируют с величинами оптической силы линз, выражаемой в диоптриях. Линза, имеющая фокусное расстояние, равное 1 м, обладает оптической силой в 1 диоптрию. Оптическая сила любой линзы определяется из следующего соотношения  

[c.22]


Легко показать, что формула (172) по внешнему виду весьма напоминает известную формулу для оптической силы толстой линзы на оси системы для нулевых лучей и переходит в нее для случая малых углов  [c. 41]

Для оптической силы системы, составленной из двух тонких соприкасающихся линз, существует следующее выражение  

[c.156]

Подбор оптической силы первой линзы позволяет исправить кривизну поля всей системы изменением сферической аберрации первой линзы можно исправить сферическую аберрацию всего объектива.  [c.294]

Если линзы соприкасаются (I = 0), то последнее соотношение можно записать в виде, =5 1+5 2, т. е. оптическая сила системы равна в этом случае просто [c.162]

Формула (3.12) позволяет однозначно определить положение изображения, если задано положение предмета. Правая часть равенства не зависит от положения предмета и его изображения и определяется только свойствами самой оптической системы. Первый сомножитель (п — определяет физические параметры системы, а второй — (1// 1 — 1// 2) геометрические. По аналогии с формулой сферической преломляющей поверхности правая часть выражения (3.12) названа оптической силой тонкой линзы  

[c. 62]

На рис. 3.12 изображена система двух линз собирающей и рассеивающей. Видно, что в данном случае оптическая сила собирающей линзы по модулю больше, чем рассеивающей (ее фокусное расстояние короче). Поэтому при их совмещении друг с другом итоговая оптическая сила оказывается положительной  [c.65]

Найдем оптическую силу системы, состоящей из ряда компонентов, заданных их оптическими силами Ф и расстояниями между ними й (рис. 58). Каждый компонент на рис. 58 представлен бесконечно тонкой линзой (главные плоскости совмещены). Фокусные расстояния компонентов определяются по формуле (171), а заднее фокусное расстояние всей системы, называемое задним эквивалентным фокусным расстоянием, — по формуле (177).  [c.113]

Оптическая сила системы, состоящей из бесконечно тонких склеенных линз, равна сумме оптических сил этих линз.  [c.116]

Если оптические силы отдельных линз одинаковые и их общее число 2, то для приведенной системы имеем  [c.

362]

Расчеты методом прослеживания хода лучей, проведенные при габаритном размере системы L = 810 мм, показали, что аберрационные характеристики описанной схемы находятся на уровне двухлинзового дифракционного объектива. Результаты расчетов сведены в табл. 5.4, где в первой графе даны параметры чисто теоретического варианта, во второй — оптимизированного теоретического варианта в этом случае при сохранении нулевой толщины линз Смита и нулевых отрезках объектива несколько нарушается условие Пецваля и компенсирующая ДЛ приобретает небольшую оптическую силу. В третьей графе приведены параметры оптимизированного реализуемого варианта линзы Смита имеют конечную толщину, причем отрезки объектива равны этой толщине. Во всех случаях у ДЛ небольшая пространственная частота структуры и ее можно изготовить с эффективностью до 90%. Интересно отметить, что минимальная пространственная частота получена как раз для реализуемого варианта объектива, что позволяет рассчитывать на работоспособность рассмотренной оптической системы при освещении предметной плоскости светом от некогерентных источников (см.

гл. 6).  [c.180]

Второе условие может быть выполнено при надлежащем выборе положения плоскости изображения щита. Это положение зависит от оптической силы линзы L, и конструкции системы, обладающей аберрациями, которые обеспечивают необходимое распределение света.  

[c.476]

На рис. VI 1.26 изображена телескопическая система, состоящая из объектива коллектива L , оборачивающей системы L, и окуляра Li. Все детали обладают положительной оптической силой. Четвертая сумма системы значительна и с помощью линз не может быть на сколько-нибудь заметно уменьшена. Однако,  [c.575]

Рассматривая концентрические системы как совокупность нескольких концентрических линз, совмещенных друг с другом, получаем, что их общая оптическая сила будет равна сумме составляющих сил  [c.205]

Одним из подобных элементов может явиться тонкая линза, размещаемая вблизи материальной диафрагмы однако введение такой линзы всегда будет связано с введением некоторой дополнительной оптической силы, что может повлиять и на другие аберрации системы.[c.351]


Если первая линза положительна, а вторая отрицательна, то объектив обладает свойствами телеобъектива, тем резче вьфажен-ными, чем больше расстояние между линзами и чем больше оптические силы обеих линз. При такой конструкции уменьшается расстояние между объективом и фокальной плоскостью, что представляет удобство в смысле укорочения всей оптической системы. К числу других преимуществ относится возможность в некоторой степени уменьшить кривизну поля и астигматизм, а следовательно, увеличить поле зрения объектива. К недостаткам надо отнести трудности исправления хроматических аберраций, как первой (аберрации положения), так и, в особенности, второй (разности увеличений) ухудшение сферической аберрации вследствие большого относительного отверстия первой положительной лиизы объектива увеличение вторичного спектра и, наконец, резко выраженную дисторсию подушкообразного типа, особенно неприятную тем, что она прибавляется к довольно значительной дистор-сии окуляра и увеличивает дисторсию веер системы в целом.[c.100]

Приведенные примеры элементарны и хорошо известны всем начинающим вычислителям, если они знакомы с теорией аберраций 3-го порядка и с хроматической аберрацией положения, но существует много других случаев, в которых невозможность нсЬрав-ления какой-нибудь аберрации не носит принципиального характера, но вытекает из более tohkhxi соображений. Например, попытка исправить вторичный спектр даже с применением особых марок стекла в большинстве случаев приводит к большим значениям оптических сил отдельных линз и, как следствие, либо к значительному усложнению системы (применение ие одного, а двух или трех компонентов), либо к малой светосиле.  [c.254]

Простейшей четырехэлектродной линзой является геометрически симметричная структура, состоящая из четырех цилиндров одинаковых диаметров, разделенных узкими зазорами (четырехцилиндровая линза) [256]. Каждый из двух центральных цилиндров исследуемой линзы имел длину 0,8/ и ширина всех зазоров равнялась 0,2/ , где / — радиус цилиндров. Было установлено, что в режиме однопотенциальной линзы оптическая сила системы непрерывно возрастает при отклонении (Уз— /о)/(У1—Уо) от единицы. В режиме иммерсионной линзы оптическая сила растет с ростом (У4—— /о) и становится менее зависимой от величины (Уз— /о)/(У1— /о). Коэффициент сферической аберрации дан только для нескольких, отдельных значений увеличения. Кроме того, вычислены траектории в четырехцилиндровой линзе переменного радиуса [257].  [c.457]

Для исправления аберраций системы изменяют только изгибь линз (оптическая сила отдельных линз не меняется). Поскольк при изгибе кривизна поля не меняется, то следует рассматривать To.ibKO остальные четыре аберрации, определяемые 5i, Su, Si, S Таким образом, чтобы исправить систему, необходимо иметь пс крайней мерс четыре компонента (четыре изгибаемые линзы). Хро матические аберрации не учитываются.  [c.120]

Формула (610) показывает, что оптическая сила флинтовой линзы (с меньшим коэ( ициентом дисперсии) должна быть по абсолютной величине меньше оптической силы кроновой линзы имея в виду, что оптические силы кроновой и флинтовой линз имеют разные знаки, нетрудно прийти к выводу, что знак оптической силы кроновой линзы будет совпадать со знаком суммарной оптической силы системы обеих линз.[c.156]

Величина, обратная главному фокусному расстоянию / пространства изображений, взятая с противоположным знаком, т. е. — 1//, называется оптической силой системы. Оптическая сила измеряется диоптриями. Диоптрия есть оптическая сила такой системы, фокусное расстояние I / I которой равно одному метру. Для собирательных тонких линз оптическая сила положительна, для рассеивающ,их отрицательна.  [c.87]

Последнее обстоятельство, которое хотелось бы отметить, это равенство коэффициентов некоторых аберраций для плоской ДЛ, что не имеет места для СПП. Так, в третьем порядке равны коэффиценты астигматизма и кривизны поля, а в пятом имеется три пары равных коэффициентов. Несомненно, что это облегчает компенсацию аберраций в дифракционных объективах. Особо следует обратить внимание на совпадение коэффициентов астигматизма и кривизны поля. Требование одновременной компенсации этих аберраций в рефракционных системах приводит к необходимости выполнения условия Пецваля (см. гл. 2), что заставляет использовать компоненты со сравнительно небольшой оптической силой или вводить в систему как положительные, так и отрицательные линзы и вызывает значительные трудности при создании объективов, особенно с большой числовой апертурой. Отметим, что для ДЛ на сферической поверхности коэффициенты астигматизма и кривизны поля в третьем порядке тоже совпадают, однако обязательное наличие подложки со сферической поверхностью, для которой эти коэффициенты все равно различны, лишает указанное совпадение особого смысла.  [c.37]

Изложенным требованиям в полной мере удовлетворяет трехлинзовый объектив, в котором только центральная линза имеет оптическую силу, причем апертурная диафрагма помещена в ее плоскости. Оптическая схема объектива приведена на рис. 4.8 [а. с. 1045203 (СССР)]. Световой диаметр и частота структуры центральной линзы зависят не от рабочего поля (полевого угла) объектива, а только от его рэлеевского разрешения, т. е. от апертурного угла. Остальные два элемента системы, световой диаметр которых зависит от рабочего поля, являются линзами без оптической силы, т. е. дифракционными асфериками, у которых даже при большом световом диаметре, как правило, приемлемая частота структуры. Асферики расположены по разные стороны от силовой ДЛ, как показано на рис. 4.8. В рассматриваемом объективе десять конструктивных параметров отрезки силовой линзы S, s расстояния от силовой линзы до асферик d, d коэффициенты асферической деформации всех элементов 5а> Зл 5л За которые связаны всего двумя конструктивными соотношениями, определяющими увеличение и фокусное расстояние объектива  [c.142]


В теоретическом варианте объектив, показанный на рис. 5.8, не может быть ахроматизирован, так как дифракционная асфе-рика свободна от хроматизма первого порядка (см. п. 6.5) и не является компенсатором. Однако при оптимизации системы ДЛ приобретает небольшую оптическую силу, знак и значение которой зависят от толщины линз Смита (см. табл. 5.4). В связи с этим рассмотрим дублет (рис. 6.1) при d = r и 1/р = 0. Решение уравнения (6.9) в этом случае имеет вид  [c.186]

Под ДЛ с большой оптической силой подразумеваются в данном случае линзы, фокусное расстояние которых сравнимо с расстояниями между элементами объектива. Из подобных линз состоят, например, симметричный двухлинзовый объектив и пропорциональный трехлинзовый объектив (за исключением центральной асферики), рассмотренные в гл. 4. В этом случае при работе даже одной ДЛ в нерабочем порядке соответствующий импульсный отклик системы будет пятном большого диаметра, нередко превышающего диаметр рабочего поля. На  [c.213]

В качестве переменных, определяющих форму (конструктивные элементы) двухлинзовой несклеенной системы, можно принять оптическую силу чр, первой линзы н кривизны Pi н р, первой и третьей поверхностей. Остальные конструктивные элементы определяются следующим образом  [c.70]

Для выяснения сути идеи, лежащей в основе третьего способа исправления кривизны, проще использовать более простую схему двухлиизового объектива 9 воздушным промежутком. Условие Пецваля для двухлинзовой системы записывается в виде — -f -J-— — О, где (pf — оптические силы линз — их показатели преломления. Вследствие близости значений показателей можно заменить это уравнение более простым, приближенным ф1 — —f Фг = 0. Условие масштаба выражается следующим образом  [c.234]

Таким образом, естественно разбить параметры оптической системы на две группы в одну нз них входят оптические силы ф(, и высоты й,, ко второй относятся лараметры, oпpeдeляюш e форму линз, например углы а, образуемые с осью первым вспомогательным лучом в стекле отдельных линз. ч  [c.241]

В отличие от упомянутых выше авторов, мы считаем целесообразным уже в данной стадии расчета переход к системе с линзами конечной толщины. Действительно, дальнейшее выполнение расчета по формулам для бесконечно тонких систем не упрощает задачу. Основное, наиболее важное для практики, свойство бесконечно тонких компонентов, а именно возможность определения сумм Зейделя для отдельных компонентов, остается в силе и для линз с конечными толщинами, если пользоваться изложенным в 110, гл. VI ] методом перехода к толстым линзам с сохранением величии ft. При этом положения линз конечной толщины выбираются таким образом, чтобы высоты пересечения параксиальных лучей с главными плоскостями этих линз равнялись высотам пересечения этих же лучей с соответствующими бесконечно тонкими компонентами. Толщины линз могут быть вычислены уже сейчас, когда известны оптические силы ф , относительное отверстие системы, ее поле з рения и величины а у,,. Конечно, такой расчет может быть только приближенным, так как заранее точно неизвестно, как будут виньетироваться наклонные пучки но в первом приближении достаточно и грубого знания этих толщин кроме того, здесь может помочь и знание известных уже объективов подобного типа.  [c.245]

Пресбиопия (уменьшение широты аккомодации) вызывается ослаблением системы мускулов, управляющих оптической силой хрусталика. Единственный способ бороться с ней — йрименение очковых линз, изображающих плоскость рассматриваемых объектов в дальнюю точку глаза. По мере-усиления пресбиопии следует использовать целый набор очковых линз, каждая из которых действует для определенной области расстояний. Для этой цели удобны бифокальные и трифокальные очки. К старости хрусталик иногда, теряя свою прозрачность, удаляется оперативным путем из глаза. Глаз называется тогда афакическим. Его оптическая сила равна примерно 42 диоптриям вместо нормальных 60 для компенсации этого дефекта требуется положительная очковая линза 15—16 диоптрий. Простая линза указанной оптической силы создает резкое изображение удаленных (или находящихся на любом определенном расстоянии) предметов, нд вследстеие сравнительно большого расстояния ее от глаза (не менее 12 мм) изменяет в сторону уменьшения видимые размеры объектов, от недостаток особенно ощутим, когда нормальный глаз может быть исправлен только применением сложной очковой системы, состоящей из двух лииз типа телескопических очков.  [c.535]

Очки для исправления аметропии, сопровождаемой астигматизмом. Для исправления аметропни, сопровождаекюй астигматизмом (или одного астигматизма), применяются системы, облада-1рщие равными оптическими силами в различных направлениях [9, гл. IX, с. 574 в качестве таких систем служат цилиндрические, цилиндро-сферические и торические линзы. Цилиндрические линзы могут применяться только тогда, когда в одном направлении глаз имеет нормальную рефракцию (нуль), а в перпендикулярном рефракцию D, отличную от нуля., Астигматизм глаза можно компенсировать цилиндрической линзой, у которой оптическая сила в главном сечении равна D диоптрий, а главное сечеине совпадает с плоскостью сечення глаза с ненормальной рефракцией. Если при этом линия зрения образует конечный угол с осью, появляется астигматизм, вызываемый тем, что расстояние между фокусами сагиттальных и меридиональных пучков не остается постоянным при изменении на-  [c.540]

Немного сложнее только с излучением, выходящим из резонатора через одно из концевых зеркал (или проходящим мимо него, как в неустойчивых резонаторах, см. далее). Чтобы обеспечить тождественность распределений полей и во внешнем пространстве, следует дополнить комбинацию, заменяющую полупрозрачное зеркало (на рис. 2.5 — правое), еще одной тонкой линзой, расположенной по другую сторону плоского зеркала эквивалентного резонатора (изображена штриховыми линиями). Если свет выходит через полупрозрачное зеркало без изменения направления лучей или проходит мимо него, дополнительная линза должна иметь / = —R, компенсируя внутреннюю линзу. В том случае, когда полупрозрачное сферическое зеркало исходного резонатора само обладает определенной оптической силой Ilf iio отношению к проходящему через него свету (что имеет место, нацример, при плоской задней его поверхности), внешней линзе эквивалентной системы должна приписьшаться оптическая сила  [c.72]

Элементы оптической системы, создаюш,ие ее оптическую силу, условимся называть силовыми, или базовыми элементами. Простейшими базовыми элементами являются одиночные линзы в воздухе — базовые, или силовые линзы, ограниченные двумя прелом-ЛЯЮШ. ИМИ поверхностями.  [c.379]


17. Главное фокусное расстояние и оптическая сила линзы.

Фо́кусное расстоя́ние — физическая характеристика оптической системы. Для центрированной оптической системы, состоящей из сферических поверхностей, описывает способность собирать лучи в одну точку при условии, что эти лучи идут из бесконечности параллельным пучком параллельно оптической оси.

Для системы линз, как и для простой линзы конечной толщины, фокусное расстояние зависит от радиусов кривизны поверхностей, показателей преломления стёкол и толщин.

Определяется как расстояние от передней главной точки до переднего фокуса (для переднего фокусного расстояния), и как расстояние от задней главной точки дозаднего фокуса (для заднего фокусного расстояния). При этом, под главными точками подразумеваются точки пересечения передней (задней) главной плоскости соптической осью.

Величина заднего фокусного расстояния является основным параметром, которым принято характеризовать любую оптическую систему.

Парабола (или параболоид вращения) фокусирует параллельный пучок лучей в одну точку

Фо́кус (от лат. focus — «очаг») оптической (или работающей с другими видами излучения) системы — точка, в которой пересекаются («фокусируются») первоначально параллельные лучи после прохождения через собирающую систему (либо где пересекаются их продолжения, если система рассеивающая). Множество фокусов системы определяет её фокальную поверхность. Главный фокус системы является пересечением её главной оптической оси и фокальной поверхности. В настоящее время[1], вместо термина главный фокус (передний или задний) используются термины задний фокус и передний фокус.

Опти́ческая си́ла — величина, характеризующая преломляющую способность осесимметричных линз и центрированных оптических систем из таких линз. Измеряется оптическая сила в диоптриях (в СИ): 1 дптр=1 м-1.

Обратно пропорциональна фокусному расстоянию системы:

где — фокусное расстояние линзы.

Оптическая сила положительна у собирающих систем и отрицательна в случае рассеивающих.

Оптическая сила системы, состоящей из двух находящихся в воздухе линз с оптическими силами и, определяется формулой[1]:

где — расстояние между задней главной плоскостью первой линзы и передней главной плоскостью второй линзы. В случае тонких линзсовпадает с расстоянием между линзами.

Обычно оптическая сила используется для характеристики линз, используемых в офтальмологии, в обозначениях очков и для упрощённого геометрического определения траектории луча.

Для измерения оптической силы линз используют диоптриметры[2], которые позволяют проводить измерения в том числе астигматических и контактных линз.

18. Формула сопряжённых фокусных расстояний. Построение изображения линзой.

Сопряжённое фо́кусное расстоя́ние — расстояние от задней главной плоскости объектива до изображения объекта, когда объект расположен не в бесконечности, а на некотором расстоянии от объектива. Сопряженное фокусное расстояние всегда большефокусного расстояния объектива и тем больше, чем меньше расстояние от объекта допередней главной плоскости объектива . Эта зависимость приведена в таблице, в которой расстоянияивыражены в величинах.

Изменение величины сопряженного фокусного расстояния

Расстояние до объекта R

Расстояние до изображения d

4f

1,33f

2f

2f

1,5f

3f

1,2f

6f

1,1f

11f

Для линзы эти расстояния связаны отношением, непосредственно следующим из формулы линзы:

или, если d и R выразить в величинах фокусного расстояния :

     б)  Построение изображения в линзах.

    Для построения хода луча в линзе применяются те же законы, что и для вогнутого зеркала. Луч, параллельный оси, проходит через фокус и наоборот. Центральный луч (луч, идущий через оптический центр линзы) проходит через линзу без отклонения; в толстых

линзах он немного смещается параллельно самому себе (как в плоскопараллельной пластинке, см. рис. 214). Из обратимости хода лучей следует, что каждая линза имеет два фокуса, которые находятся на одинаковых расстояниях от линзы (последнее верно лишь для тонких линз). Для тонких собирающих линз и центральных лучей справедливы следующие законы построения изображений:

  g >2F;  изображение обратное, уменьшенное, действительное, b >F (рис.221).

  g  = 2F;  изображение обратное, равное, действительное, b = F.

  F <g < 2F; изображение обратное, увеличенное, действительное, b > 2F.

  g < F;  изображение прямое, увеличенное, мнимое, — b > F.

    При g < F лучи расходятся, на продолжении пересекаются и дают мнимое

      

изображение. Линза действует как увеличительное стекло (лупа).

    Изображения в рассеивающих линзах всегда мнимые, прямые и уменьшенные (рис.223).

Оптическая сила — линза — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Оптическая сила — линза

Cтраница 2

Оптическая сила линзы D — -, где F-главное фокусное расстияяг.  [16]

Оптическую силу линзы измеряют опытным путем. При помощи прибора ( см. рис. 128) определяют положение фокуса линзы и измеряют ее фокусное расстояние.  [17]

Определить оптическую силу линзы, если расстояние между предметом и его изображением, увеличенным в два раза, равно 60 см. Рассмотреть случаи действительного и мнимого изображений.  [18]

Определить оптическую силу линзы в случае, когда изображение мнимое.  [19]

Определить оптическую силу D линзы в случаях: 1) изображение мнимое, 2) изображение действительное.  [20]

При заданной оптической силе линзы это приводит к возрастанию ее веса и потребляемой мощности.  [22]

Чему равна оптическая сила линзы.  [23]

За единицу оптической силы линзы принимается оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м; такая единица называется диоптрией. Для собирательных ( положительных) линз оптическая сила положительна; для рассеивающих ( отрицательных) линз — отрицательна. Так, например, рассеивающая линза с фокусным расстоянием / 20 см имеет оптическую силу Л — 1 / 0 20 — 5 диоптриям. Эти обозначения хорошо известны тем, кто пользуется очками.  [24]

За единицу оптической силы линзы принимается оптическая сила такой линзы, фокусное расстояние которой равно 1 м; такая единица называется диоптрией. Для собирательных ( положительных) линз оптическая сила положительна; для рассеивающих ( отрицательных) линз — отрицательна. Так, например, рассеивающая линза с фокусным расстоянием / 20 см имеет оптическую силу А — — 1 / 0 20 — 5 диоптриям. Эти обозначения хорошо известны тем, кто пользуется очками.  [25]

При расчете оптической силы линзы, предназначенной для коррекции аметропического глаза, надо исходить из положения, что задний фокус линзы должен совпадать с дальней точкой. Параллельные лучи, падающие на линзу, должны после преломления пройти через фокус, а так как фокус совпадает с дальней точкой, то лучи, поступающие в глаз, будут как бы выходить ( или собираться) из дальней точки глаза и дадут резкое изображение далекого предмета на сетчатой оболочке. Например, если миопия равна — 2 диоптриям, то дальняя точка лежит на расстоянии а — 0 5 м — 500 мм.  [26]

Постепенно усиливая оптическую силу линз, определяют, когда исчезает тень или движение ее становится неопределимым. Это означает, что с данным стеклом рефракция исследуемого глаза равна миопии 1 0 дптр.  [27]

Что называется оптической силой линзы и в каких единицах она измеряется.  [28]

Что называют оптической силой линзы. Как называется единица оптической силы линзы.  [29]

Что называется оптической силой линзы и в каких единицах ее измеряют.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Лабораторная работа №17 «Определение оптической силы рассеивающей линзы»

Название работы: Определение главного фокусного расстояния и оптической силы рассеивающей линзы.

Цель работы: Научиться определять оптическую силу рассеивающей линзы.

Оборудование: Собирательные линзы №1 и №2. Электрическая лампочка на подставке с колпачком. Источник тока. Линейка. Экран. Соединительные провода. Реостат.

Теория:

Расстояние от оптического центра линзы до её главного фокуса называется главным фокусным расстоянием линзы F. Главное фокусное расстояние линзы связано с расстоянием от оптического центра линзы до предмета (d) и до его изображения (f) формулой:

 

(1)

(2)

D=D1+D2+D3 (3)

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы D и измеряется в диоптриях, т. е. сумма обратных величин расстояний предмета и его изображения до оптического центра линзы равна оптической силе линзы. Фокусное расстояние и оптическую силу линзы можно определить опытным путём.

Порядок выполнения работы:

1. Установить источник света, линзу и экран так, как показано на схеме, изображенной на рис. 1.

2. Перемещать источник света и линзу вдоль оптической скамьи или масштабной линейки до тех пор, пока на экране получится четкое изображение источника света – увеличенное или уменьшенное.

3. Измерить в обоих случаях расстояния от источника света до линзы d и от экрана до линзы f с точностью до 1 мм.

4. Вычислить главное фокусное расстояние линзы F , пользуясь формулой собирательной линзы.

5. По найденному главному фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах , определить оптическую силу линзы D.

6. Точно таким же образом найти главное фокусное расстояние и оптическую силу второй линзы.

7. Три линзы совместить в одно место и найти оптическую силу для системы линз Dc.

8. Зная оптическую силу системы линз, найти оптическую силу рассеивающей линзы D3.

9. По формуле (1) найти оптическую силу для сферического зеркала. (смотрите где d , а где f).

10. Заполните таблицу

Таблица

Номер линзы Оптическая сила (дптр) в случае увеличения Оптическая сила (дптр) в случае уменьшения Средняя оптическая сила (дптр) Главное фокусное расстояние (м)
№1
№2
№3
Для сисемы линз
Сферическое зеркало

Выводы:



Требование к отчету:

1. Цель работы

2. Оборудование

3. Теория

4. Таблица и выводы

5. Ответы на вопросы

Контрольные вопросы:

1. Почему в качестве предмета берется освещенная щель или освещенное изображение буквы?

2. Зная , что оптическая сила может быть выражена формулой

, подсчитать оптическую силу линзы, если коэффициент преломления стекла 1,5 , а радиусы кривизны обеих поверхностей линзы одинаковы и равны 10 см.

3. Как изменится изображение предмета на экране , если прикрыть половину линзы куском картона или материи?

4. Где нужно расположить предмет, чтобы собирательная линза рассеивала лучи, падающие от предмета на линзу?

5. источник света расположен на расстоянии 40 см от линзы. На каком расстоянии получится действительное изображение источника света на экране при помощи собирательной линзы с фокусным расстоянием 15 см.

Измерение оптической мощности

При использовании пироэлектриков необходимо следить за тем, чтобы не превышать максимальную ширину импульса или максимальную частоту повторения. Если любая из этих характеристик будет превышена, точность ваших измерений снизится из-за ограничения электрической полосы пропускания детектора.

Спектральная калибровка фотодиода

Калибровка детектора выполняется с использованием двойного монохроматора для минимизации паразитных оптических шумов, особенно в ультрафиолетовом диапазоне.Монохроматор использует три решетки и два источника света для максимального увеличения отношения сигнал / шум в диапазоне длин волн от 200 до 1800 нм. Дейтериевая лампа используется в ультрафиолетовом диапазоне до 310 нм, а затем используется вольфрамовая лампа в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.

Newport использует два стандартных детектора, которые отправляются в NIST, за исключением детекторов серий 818-IS и 918D-IS, которые ежегодно отправляются в NRC (Национальный исследовательский совет Канады) для калибровки.Один из стандартных детекторов используется для длин волн от 200 до 1100 нм, а другой — от 780 до 1800 нм. Абсолютная точность чувствительности стандартных детекторов NIST основана на криогенном радиометре, который имеет относительную расширенную неопределенность (k = 2) до абсолютных единиц СИ, равную 0,2%.

Перед калибровкой производственной партии детекторов оптический поток от монохроматора измеряется с шагом 10 нм с использованием отслеживаемого стандартного детектора NIST во всем диапазоне длин волн, в котором должен быть откалиброван тестируемый детектор (DUT).Поскольку мы знаем из NIST чувствительность стандартного детектора, мы рассчитываем оптический поток монохроматора, используя следующее соотношение:

Fluxmono ([W] = imeasured [A] / ResponstivityStd Det ([A / W]),

где imeasured — измеренный ток стандартного детектора.

Зная поток, исходящий от монохроматора, мы измеряем фототок ИУ с шагом 10 нм и делим этот ток на поток монохроматора, чтобы получить спектральную чувствительность детектора в единицах А / Вт.

Поскольку чувствительность фотодиода чувствительна к температуре, особенно вблизи границ его используемого диапазона длин волн, мы поддерживаем температуру стандартного детектора и тестируемых устройств на уровне, при котором NIST откалибровал стандартный детектор. Такой контроль температуры имеет решающее значение для точной калибровки. Например, температурная зависимость кремния вызывает изменение чувствительности примерно на 10% при длине волны 1100 нм с изменением на 5 ° C вблизи комнатной температуры.

Основные сведения об измерителе оптической мощности

Хотя большинство людей хотят производить измерения в дБм или ваттах, измеритель оптической мощности способен измерять только ток или напряжение, генерируемое фотодетектором.

При взаимодействии с фотодиодом необходимо измерить ток. Существует множество методов измерения этого тока, но только один из них дает обнаружительную способность, отношение сигнал-шум и точность, которые ожидаются от полупроводникового фотодиода. Схема, известная как трансимпедансный усилитель, является предпочтительной схемой при использовании фотодиода (рисунок 5).

RP Photonics Encyclopedia — измерители оптической мощности, измерение оптической мощности

Энциклопедия> буква O> измерители оптической мощности

можно найти в Руководстве покупателя RP Photonics. Среди них:

Найдите более подробную информацию о поставщиках в конце этой статьи энциклопедии или посетите наш

Вас еще нет в списке? Получите свою запись!

Используя наш рекламный пакет, вы можете разместить свой логотип и далее под описанием продукта.

Определение: приборы для измерения оптической мощности, например, на основе по нагреву абсорбирующей структуры или фотодиода

Альтернативные термины: измерители мощности, измерители мощности лазера

немецкий: optische Leistungsmessgeräte

Категории: фотонные устройства, обнаружение и характеристика света

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Dr.Rüdiger Paschotta

URL: https://www.rp-photonics.com/optical_power_meters.html

Измеритель оптической мощности (или лазерный измеритель мощности ) — это прибор для измерения оптической мощности (доставляемой энергии в единицу времени) в световом луче, например, в лазерном луче. Как правило, он позволяет проводить измерения мощности только с относительно небольшой полосой пропускания и, например, отображать только среднюю мощность при приеме последовательности импульсов с высокой частотой повторения импульсов, например от лазера с модуляцией добротности или с синхронизацией мод.Для измерения энергии импульсов существуют другие инструменты, называемые измерителями оптической энергии.

Большинство измерителей мощности подходят только для световых лучей с довольно ограниченным радиусом луча, например для рассеянного света, но есть, например, специальные сенсорные головки с интегрирующей сферой, которые могут принимать и точно измерять даже сильно расходящиеся входные лучи, например, от светодиодов.

Фигура 1: Головка типового счетчика тепловой мощности. Фотография любезно предоставлена ​​Ophir Optronics.

Обычно измеритель оптической мощности поставляется с сенсорной головкой (см. Рисунок 1), содержащей датчик мощности, который обычно устанавливается со стойкой для приема горизонтального входного светового луча на определенной высоте над оптическим столом. Головка датчика может быть оснащена дополнительными оптическими аттенюаторами для увеличения диапазона измерений; они особенно предлагаются для устройств на основе фотодиодов.

Головка датчика может быть подключена к автономному устройству отображения , содержащему аналоговый или цифровой дисплей мощности лазера.Часто это позволяет пользователю выбирать между различными диапазонами мощности и, возможно, делать другие настройки, например, касающиеся скорости реакции (медленный или быстрый режим) или длины волны лазера. Устройства для телекоммуникационных приложений также могут отображать мощность в дБм, то есть в децибелах относительно 1 мВт. Некоторые инструменты имеют аналоговый электрический выход, дающий сигнал напряжения, пропорциональный принимаемой мощности света, и / или цифровой интерфейс (например, USB, GPIB, RS-232, WLAN или Bluetooth) для подключения к компьютеру.

Дисплейные приборы часто можно комбинировать с разными сенсорными головками — даже с сенсорными головками разного типа, например пироэлектрические и фотодиодные типы. Некоторые приборы могут также работать как счетчики оптической энергии.

Существуют также головок датчиков «без счетчика», которые могут быть напрямую подключены к компьютеру, обычно через интерфейс USB. Они содержат лишь небольшое количество электроники, в частности аналого-цифровой преобразователь в дополнение к цифровому интерфейсу, и эта электроника может быть интегрирована либо в саму сенсорную головку, либо в компактное устройство на разъеме USB или где-то вдоль кабеля.Один из них использует программное обеспечение, поставляемое с устройством, для отображения значений, изменения диапазонов измерения, возможно, также для регистрации данных и аналогичных целей, выходящих за рамки функций типичного автономного измерителя мощности. Такие устройства позволяют сэкономить на приобретении дополнительного дисплея, а также могут быть весьма удобными, например, для инженера, путешествующего с ноутбуком и с минимумом дополнительных инструментов для переноски. Кроме того, такие датчики мощности могут быть подключены к более сложным системам, например к машинам для лазерной маркировки.

Типы датчиков

Термодатчики

Большинство измерителей мощности основаны на принципе теплового детектора: оптическая мощность преобразуется в мощность нагрева в некоторой структуре поглотителя с черным покрытием, и измеряется результирующее повышение температуры (или фактически разница температур между поглотителем и опорой). , например с термобатареей. Такой измеритель тепловой мощности (см. Рисунок 1) полезен для средних мощностей от ≈ 0,01 Вт до нескольких киловатт (но учтите, что одна сенсорная головка не может охватить весь этот диапазон).Как правило, для мощности выше 10 Вт требуется некоторое охлаждение с помощью вентилятора или даже воды.

Тепловые измерители мощности довольно надежны (хотя следует избегать слишком сильной фокусировки на поглотителе), умеренно точны, могут использоваться в широком диапазоне длин волн (с довольно независимой от длины волны чувствительностью) и относительно медленными.

Если измеритель тепловой мощности настроен на высокую чувствительность (чувствительность), например, на максимальную мощность ниже 100 мВт, его крепление не следует касаться рукой во время измерений.Это связано с тем, что любое нагревание крепления может вызвать разницу температур, которая изменит показания.

Фотодиоды

Более чувствительные и быстрые измерители мощности могут быть сделаны с помощью фотодиодов, чаще всего на основе кремния (Si), но для ближнего инфракрасного диапазона также и на германии (Ge). Арсенид индия-галлия (InGaAs) менее распространен для измерителей мощности, поскольку детекторы InGaAs большой площади дороги. Могут быть измерены мощности в диапазоне микроватт или, возможно, даже ниже. Эти инструменты также могут использоваться для измерения высоких мощностей при использовании подходящего аттенюатора.Однако они менее надежны, чем измерители тепловой мощности: их легче повредить при воздействии слишком высокой оптической интенсивности.

Благодаря высокой чувствительности фотодиодов они также вполне подходят для сенсорных головок с интегрирующей сферой. В этом случае можно также использовать фотодиод InGaAs, потому что тогда можно получить большую входную площадь, несмотря на фотодиод малой площади.

Для приложений с одной длиной волны подойдут измерители мощности на основе фотодиодов; для широкополосного света они могут не подходить.

Кроме того, чувствительность фотодиода в значительной степени зависит от длины волны, поэтому измеритель мощности на основе фотодиода обычно требует от пользователя установки длины волны. Затем устройство использует внутреннюю калибровочную таблицу для компенсации чувствительности, зависящей от длины волны. Конечно, не следует забывать отрегулировать эту настройку при использовании измерителя мощности для лазера, работающего на другой длине волны, потому что в противном случае калибровка мощности будет неправильной. Очевидно, что этот метод не работает для лучей с очень широкополосным или переменным оптическим спектром, тогда как он может быть идеально подходящим в ситуациях, когда длина волны лазера меняется редко.

Технические характеристики измерителей мощности

Спектральный ответ

Производитель обычно указывает определенный диапазон длин оптических волн, для которого достигается указанная точность измерения. Для счетчиков тепловой мощности этот диапазон может быть довольно широким, например простираясь далеко в инфракрасную область спектра, потому что сделать широкополосный поглотитель не так уж сложно, например с черным покрытием. Обратите внимание, что указанный спектральный диапазон может быть меньше спектральной характеристики; могут быть области длин волн, в которых детектор реагирует, но не с откалиброванным откликом.

Приборы на основе фотодиодов

также могут работать в широком диапазоне длин волн, например с диодом на основе кремния от ближнего ультрафиолета до несколько больше 1 мкм, но с чувствительностью, существенно изменяющейся в таком диапазоне. Следовательно, как объяснено выше, пользователь должен будет установить длину волны, и прибору обычно придется «верить», что эта настройка сделана правильно. В принципе, такой измеритель мощности может быть оборудован датчиком длины волны, но это встречается нечасто.

Диапазоны измерения мощности

Большинство измерителей мощности позволяют пользователю переключаться между различными диапазонами измерения мощности — например, с максимальной мощностью 0.1 Вт, 0,3 Вт, 1 Вт и 3 Вт. С аналоговым дисплеем точные показания возможны только при выборе подходящего диапазона измерения. Даже для цифровых дисплеев следует выбирать подходящий диапазон, поскольку точность может снизиться при измерении в слишком большом диапазоне.

Избегайте слишком сильно сфокусированных входных лучей!

Максимально допустимая мощность для конкретной сенсорной головки в основном ограничена проблемами повреждения. Однако обратите внимание, что можно легко повредить сенсорную головку с оптической мощностью, значительно меньшей максимально допустимой, при подаче входного луча с несоответствующим малым диаметром луча.В этом случае локальная интенсивность становится слишком высокой, что особенно важно для устройств на основе фотодиодов. (Даже задолго до того, как произойдет повреждение, могут возникнуть локальные эффекты насыщения, приводящие к неправильным показаниям.) Поэтому спецификации прибора часто включают максимально допустимую входную интенсивность. Для работы с лазерными импульсами (особенно от лазеров с модуляцией добротности) могут быть дополнительные спецификации для максимально допустимой плотности энергии импульса (в Дж / см 2 ).

Минимальный диапазон измерения ограничен шумом измерения — обычно шумом, исходящим от головки датчика.Этот шум может быть несколько уменьшен за счет фильтрации нижних частот, когда более медленный отклик приемлем для приложения. Обычно выбирается самый низкий диапазон, так чтобы погрешность измерения оставалась по крайней мере на 10–20 дБ ниже максимальной мощности.

Фотодиодные датчики мощности намного более чувствительны, чем тепловые. Здесь самые низкие диапазоны измерения часто находятся в диапазоне микроватт или, возможно, даже ниже. Для чувствительных диапазонов измерения, конечно, необходимо тщательно избегать влияния окружающего света, например.г. используя соответствующие экраны (например, черные анодированные трубки вокруг пути луча) и / или работая в темной лаборатории.

Точность

Типичная точность измерения составляет порядка & pm; 3% или & pm; 5% для мощностей, близких к максимальному показанию в определенном диапазоне измерений. Мощность, значительно ниже максимальной в некотором диапазоне, может быть менее точно измерена.

Значительно лучшая точность потребует регулярной повторной калибровки и в любом случае ограничена однородностью детектора (см. Ниже), тепловым дрейфом и другими факторами.

Скорость

Датчики тепловой мощности по своей природе относительно медленные, особенно датчики большой мощности, когда тепловая мощность датчика ориентировочно выше. Типичное время отклика составляет от 0,2 до 2 с. Даже измерители мощности на основе фотодиодов обычно не производятся очень быстро, так как в любом случае можно не прочитать данные с дисплея, который, например, обновляется. 10 раз в секунду. Для измерения мощности с более широкой полосой измерения необходимо использовать другие типы инструментов (определенные фотодетекторы).

Активная область и равномерность отклика

Типичные активные области измерителей мощности имеют круглую или квадратную форму с размерами от 5 мм до нескольких сантиметров. Большие активные области обычно предлагаются более мощными устройствами.

Возможная проблема как тепловых, так и фотодиодных измерителей оптической мощности заключается в однородности отклика. Для измерителей тепловой мощности отсутствие однородности может быть результатом зависимости результирующей оптической плотности или распределения температуры для различных положений луча.Для фотодиодов неоднородный отклик может легко возникнуть в результате повреждения из-за слишком высокой оптической интенсивности.

Сенсорные головки с интегрирующей сферой, естественно, обеспечивают высочайшую однородность детектора.

Электронные выходы

Некоторые приборы имеют аналоговый выход (например, через разъем BNC), где выходное напряжение обычно пропорционально выходной мощности относительно максимальной мощности в определенном диапазоне измерений.

Цифровые интерфейсы очень универсальны, что позволяет существенно расширить функциональные возможности компьютера.Например, хотя регистрация данных может быть обеспечена даже с помощью автономных устройств, обработка и хранение таких данных на компьютере может быть более удобной.

Размеры

Механические размеры оптического датчика мощности могут иметь большое значение для приложений, например когда датчик необходимо временно вставить на некоторый путь луча, где мало свободного места. Есть несколько очень плоских портативных датчиков, в основном на основе фотодиодов, которые занимают довольно мало места.

Источник питания

Для счетчиков мощности

требуется некоторое электрическое питание, которое может обеспечиваться либо внешним источником питания, либо батареями (обычно перезаряжаемыми). Работа от батареи, конечно, удобна, поскольку исключает необходимость подключения другого кабеля к ближайшей розетке, но, с другой стороны, необходимость регулярной подзарядки также может быть неудобной. Устройства, подключенные к компьютеру, например через кабель USB можно получить питание оттуда.

Мониторы мощности

Для постоянного мониторинга в волоконно-оптических системах связи существуют специальные мониторы мощности.

Измерители оптической мощности в основном используются для временных целей, например при испытании лабораторных установок или проведении работ по техническому обслуживанию. Для постоянного контроля мощности, в основном в контексте волоконно-оптической связи, часто используются мониторы оптической мощности, которые можно интегрировать в системы. Такие мониторы мощности также доступны в оптоволоконной форме, где свет от тестируемого источника подается через оптоволоконный кабель и оптоволоконный соединитель. Существуют также устройства, которые можно настроить на регистрацию только света с определенными длинами волн, например.г. для измерения мощности конкретных каналов передачи WDM.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор примет решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его.(См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. Также: счетчики оптической энергии, определение характеристик лазерного луча, мониторы оптической мощности, тепловые детекторы, фотодетекторы, фотодиоды, оптическая мощность
и другие статьи в категориях фотонные устройства, обнаружение и определение характеристик света

Если вам понравилась эта страница, поделитесь ссылкой со своими друзьями и коллегами, e.г. через соцсети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем веб-сайте, в социальных сетях, дискуссионном форуме, Википедии), вы можете получить здесь требуемый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
Статья об измерителях оптической мощности

в
Энциклопедия фотоники RP

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку чуть выше):

   
alt = "article">

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/optical_power_meters.html 
статья «Измерители оптической мощности» в энциклопедии RP Photonics]

Введение в измеритель оптической мощности

Что такое измеритель оптической мощности?
Измеритель оптической мощности, обычно называемый оптоволоконным измерителем мощности, — это устройство, которое используется для измерения абсолютного оптического сигнала и определения потерь в оптоволокне. Этот термин обычно относится к устройству для проверки средней мощности в оптоволоконных системах. Оптоволоконный измеритель мощности — это инструмент для телекоммуникационных сетей и сетей кабельного телевидения. Измеритель оптической мощности состоит из откалиброванного датчика, измерительного усилителя и дисплея. Датчик в основном состоит из фотодиода, выбранного для соответствующего диапазона длин волн и уровней мощности. На дисплее отображается измеренная оптическая мощность и установленная длина волны. Измерители мощности калибруются с использованием прослеживаемого калибровочного стандарта, такого как стандарт NIST.

Когда использовать измеритель оптической мощности?
При установке оптоволоконных кабелей и оконечной заделке их необходимо протестировать.Для каждого оптоволоконного кабеля необходимо провести испытание по трем основным направлениям: непрерывность, потери и мощность. Для этого вам понадобится оптоволоконный измеритель мощности.

Как использовать измеритель оптической мощности?
При измерении мощности в оптоволокне с помощью измерителя мощности необходимо прикрепить измеритель к кабелю. Включите источник питания и просмотрите показания измерителя. Сравните измерение измерителя с указанной правильной мощностью для этой конкретной системы, чтобы убедиться, что она имеет надлежащую мощность, не слишком большую или слишком маленькую.Правильное измерение мощности так важно для оптоволоконных кабелей, потому что система работает аналогично напряжению электрической цепи, а мощность должна быть именно той, которая необходима для правильной работы.

Классификация измерителя оптической мощности
Существует два типа измерителя оптической мощности: обычный измеритель оптической мощности и измеритель оптической мощности PON. Обычный измеритель оптической мощности измеряет оптическую мощность в оптоволоконном канале, обычно это абсолютное значение мощности с длиной оптической волны 850/1300/1310/1490/1550/1625 нм.В то время как PON Optical Power Meter больше подходит для измерения волоконно-оптических линий в домашних (FTTH) сетях. Конкретные измерения: Измеритель оптической мощности PON может передавать три длины волны из одного выходного порта лазера (1310 нм, 1490 нм, 1550 нм), из которых 1310 нм могут измерять восходящее направление передачи, 1490 нм и 1550 нм — нисходящее направление. Вверх по течению, связанный с вашими данными загрузки, вниз идет загрузка данных.

Советы по выбору и эксплуатации

  • Выберите лучший тип датчика и тип интерфейса.
  • Оценка точности калибровки и производственных процедур калибровки, а также соответствия вашего волокна и соединителей требуемому диапазону.
  • Убедитесь, что тип и диапазон ваших измерений и разрешение экрана совпадают.
  • С немедленным вступлением в силу измерения вносимых потерь дБ.
  • Используйте защитные очки при работе с силовыми кабелями. Даже в схемах с низким энергопотреблением перед осмотром целесообразно проверить разъемы с помощью измерителя мощности.
Эта запись была размещена в рубрике «Тестеры оптоволокна» и помечена как «Сеть кабельного телевидения, FTTH, стандарт NIST, измеритель оптической мощности, оптический сигнал, PON» пользователем Amelia.Лю.

Измерение потерь оптической мощности в дБ — как измерить это быстро и правильно — учебное пособие

Оптоволоконный измеритель мощности и источник света используются вместе для измерения потерь в оптоволоконном или оптоволоконном устройстве. Источник направляет свет в один конец волокна, в то время как измеритель мощности подсоединяется к другому концу для измерения принятой оптической мощности. Источником может быть оптический лазер или светоизлучающий диод (LED), спроектированный как часть испытательного набора, или, альтернативно, может использоваться источник света световолнового коммуникационного оборудования.

Поскольку потери в оптическом волокне зависят от длины волны света, испытания измерителя мощности следует проводить с использованием той же длины волны, что и в оборудовании световой связи. Если световое оборудование работает на длине волны 1310 нм, измеритель мощности и источник света также должны быть настроены на тестирование на длине волны 1310 нм. Если световолновое оборудование работает на длине волны 1550 нм, измеритель мощности и источник также должны быть настроены на 1550 нм. Особое внимание следует уделить тестированию через сеть WDM.

THE DECIBEL (дБ)

Тест измерителя мощности используется для определения потерь мощности света в оптоволоконном канале. Единицей измерения световой мощности является милливатт (мВт). Однако более удобная форма измерения называется децибелами (дБ).

Децибел — это обычное измерение, используемое в области электроники для определения потерь или усиления в системе. Это соотношение в логарифмической форме уровней мощности, напряжения или тока между двумя точками.Одна точка расположена в начале или на входе системы, подлежащей измерению, а другая точка находится в конце или на выходе системы. Формула мощности для усиления в децибелах выражается как:

G (дБ) = 10 X log (выходная мощность / входная мощность)

Когда выходная мощность меньше входной, значение этого уравнения всегда будет отрицательным. В большинстве оптоволоконных приложений выходная мощность света из оптического волокна всегда будет меньше, чем мощность света, входящая в оптическое волокно.Следовательно, это значение всегда будет отрицательным. Это отрицательное усиление можно назвать световыми потерями, L (дБ):

, где L (дБ) = 10 X log (входная мощность / выходная мощность).

Потери света, L (дБ), являются обычно используемыми спецификациями для затухания в оптоволокне. Например, чтобы определить потери света в оптическом волокне в кабеле, источник света подключается к одному концу оптоволоконного кабеля (вход).Известно, что выходная световая мощность источника составляет 0,1 мВт. Когда измеритель оптической мощности подключен к противоположному концу тестируемого оптоволоконного кабеля (выход), он измеряет 0,05 мВт. Используя формулу потерь мощности в децибелах, потери в оптическом волокне можно рассчитать следующим образом:

Потери световой мощности в этом оптоволокне составляют 3 дБ

Единица дБ представляет собой логарифмическое соотношение уровней входа и выхода и, следовательно, не является абсолютным (т.е.е., агрегатов нет). Абсолютная мера мощности в децибелах может быть выражена в дБмВт. Единица дБм — это логарифмическое отношение измеренной мощности к 1 мВт опорной мощности.

Формула выглядит следующим образом:


Такой же результат по потерям может быть достигнут при использовании дБм. В предыдущем примере мощность света, подводимая источником к оптическому волокну, составляет 0,1 мВт, что составляет -10 дБмВт:

Мощность света, полученная измерителем от выхода оптического волокна, равна 0.05 мВт, что составляет –13 дБмВт:

Потери мощности света в волокне равны мощности источника света за вычетом полученной мощности света измерителя

Следовательно, мощность света, теряемая оптоволокном, составляет 3 дБ.

Все измерения должны быть в децибелах или милливаттах, но не в обоих одновременно. Обычно все измерения производятся в шкале децибел, потому что с ней легче работать, ft не нужно преобразовывать между мВт и дБм, потому что в большинстве данных технических характеристик оборудования также используется шкала децибел.В следующей таблице приведены эквиваленты в дБм для оптической мощности в милливаттах:

Мощность в дБм Мощность в мВт
+20 100
+ 10 /0
+3 2
0 1
-3 0.5
-10 0,1
-20 0,01
-30 0,001
-40 0,0001
-50 0.00001

Полезно помнить, что потеря 3 дБ эквивалентна потере мощности 50%. Потеря 10 дБ эквивалентна потере мощности 90%. Когда вы добавляете или вычитаете дБ из или в дБм, результат будет в дБм. Когда вы добавляете или вычитаете два значения дБ, результат всегда в дБ. Значения в децибелах никогда не умножаются — они всегда складываются или вычитаются.

При измерении потерь в дБ на нескольких различных участках оптоволоконной линии общие потери на всех участках равны сумме дБ для каждого отдельного участка.

Пример: Волоконно-оптический канал с кабелем длиной 1 км имеет потери 3,4 дБ. Потери при подключении коммутационной панели на каждом конце составляют 0,8 дБ. Потери в косичках незначительны. Если к одному концу оптоволоконного канала подключен источник света с оптической мощностью –10 дБмВт, какой будет мощность принимаемого света на другом конце?

Сначала суммируются общие потери канала, включая соединения коммутационной панели:

Формулу потерь оптической мощности необходимо изменить, чтобы она равнялась принимаемой оптической мощности:

Следовательно, мощность света, которая будет измеряться измерителем оптической мощности в конце, составляет -15 дБмВт.Следует отметить, что два оптоволоконных разъема способствуют потере одного соединения

Ссылки по теме: Потери оптической мощности (затухание) при доступе к оптоволокну — типы, значения и источники

Практические советы по тестированию оптоволоконных средств измерения мощности

Как многие из нас, без сомнения, знают, оптическое волокно является отличной средой для передачи данных посредством световых сигналов, проходящих по стекловолокну. Сверхбыстрый, гибкий и тонкий оптоволоконный кабель редко нуждается в усилении даже при передаче на большие расстояния.Но, несмотря на все очевидные преимущества оптоволокна над недостатками традиционной медной проводки, сетевым инженерам может быть сложно разобраться с ним.

Серия 4000 — Simplex LC Fiber Buccaneer

Самая основная форма оценки характеристик оптоволокна — это измерение оптической мощности, излучаемой концом волокна, которая измеряется в децибелах (дБ). Чтобы лучше понять измерение мощности, его можно рассматривать с точки зрения оптических потерь.Разветвители, сварочные соединения, соединители и другие компоненты промежуточной сети могут вносить вклад в ослабление сигнала, также известное как вносимые потери (IL).

Балансирование «бюджетов»

Если вы новичок в работе с волоконной оптикой, вы часто можете встретить термины «бюджет мощности» и «бюджет потерь», поэтому важно понимать разницу между ними. Термин «бюджет мощности» относится к максимальному количеству потерь, которые может выдержать вся линия передачи данных (от передатчика к приемнику) для правильной работы.Иногда вы можете обнаружить, что у бюджета мощности есть как минимальное, так и максимальное значение. Это означает, что необходимо, по крайней мере, минимальное значение потерь, чтобы приемник не был перегружен, тогда как максимальное значение потерь гарантирует, что приемник будет иметь достаточный сигнал для работы.

Бюджет потерь — это общая сумма потерь, которые должна иметь ваша конечная точка. Чтобы рассчитать это, вам нужно сложить оценочные средние потери всех компонентов, используемых в вашем кабельном заводе, чтобы получить оценку общих сквозных потерь.Затем это значение сравнивается с начальной точкой в ​​источнике данных сети, чтобы определить, оптимально ли работает кабель.

Необходимые инструменты

Для измерения мощности, целостности и потерь в оптоволоконном кабеле требуются источник света и измеритель мощности. Перед использованием измерителя мощности в полевых условиях прочтите руководство и проведите несколько практических тестов. Перед проверкой оптоволоконных кабелей с помощью измерителя мощности убедитесь, что у вас есть соответствующее защитное оборудование, например, средства защиты глаз.Вам также могут потребоваться эталонные испытательные кабели, ответные адаптеры, визуальный локатор неисправностей и комплект для очистки оптоволокна, чтобы защитить крошечные, похожие на волосы концы кабеля от загрязнения, особенно в наружной или промышленной среде.

В то время как оптические измерители мощности являются основными приборами для измерения мощности в оптоволокне, наборы для тестирования оптических потерь (OLTS) и оптические рефлектометры (OTDR) также являются полезными инструментами для точного измерения мощности при испытании потерь, особенно в наружных установках.

Использование измерителя мощности

При измерении мощности оптоволоконного кабеля измерителем мощности прикрепите его к кабелю. Волоконно-оптические измерители мощности имеют входы для подключения оптоволоконных разъемов и детекторов, предназначенных для улавливания всего света, выходящего из волокна. Измерители мощности обычно имеют модульные адаптеры, которые позволяют подключаться к различным типам разъемов. Обычно и передатчики, и приемники имеют гнезда для оптоволоконных разъемов; поэтому, чтобы измерить мощность передатчика, подключите тестовый кабель к источнику и измерьте мощность на другом конце.Для приемников отсоедините кабель, прикрепленный к розетке приемника, и измерьте выходной сигнал измерителем. Сравните ваши фактические измерения с указанными правильными рекомендациями по мощности для этой конкретной системы, чтобы убедиться, что она не выдает слишком много или слишком мало энергии.

Расчет убытка

Основная формула, используемая для расчета дБ: дБ = 10 log (измеренная мощность / эталонная мощность) .

Каждый раз, когда проводятся испытания волоконно-оптических сетей, результаты отображаются на индикаторе измерителя в дБ.Оптические потери измеряются в дБ, а оптическая мощность — в дБм. Потери отображаются в виде отрицательного числа, например –2,1 дБ.

Существуют различные рекомендации по расчету потерь для соединителей, стыков, многомодовых и одномодовых волокон. Вы можете обратиться к дополнительным ресурсам на веб-сайте Fiber Optic Association для получения стандартных формул для расчета потерь, прежде чем начать.

сенсибилизированных красителем солнечных элементов с IMPS / IMVS

компании Gamry

Цель этой записки

При проведении экспериментов с красителями солнечными элементами свет фокусируется на элементе и измеряется его отклик по току или напряжению.Генерируемая мощность сильно зависит от интенсивности света.

Для расчета эффективности солнечного элемента необходимо знать оптическую мощность падающего света. В этом техническом примечании объясняется, как измерить и рассчитать оптическую мощность вашего источника света.

Введение

Оптический стенд

Оптический стенд Gamry позволяет проводить различные эксперименты с солнечными элементами на красителях (DSC), включая циклическую вольтамперометрию, потенциостатическую EIS и эксперименты с импульсами света, а также IMPS (спектроскопия фототока с модуляцией интенсивности) и IMVS (фотонапряжение с модуляцией интенсивности. спектроскопия).

На рис. 1 показана установка оптического стенда Gamry. Он состоит из основания, поддерживающего рельсовую систему. Фотодиод и источник света могут быть установлены на оптических стойках. Солнечные элементы с красителем можно закрепить на каркасной системе с помощью специального держателя. Сборка позволяет легко и воспроизводимо регулировать расстояние и высоту между солнечным элементом / фотодиодом и источником света.

Для проведения экспериментов с красителями солнечных элементов необходимы два синхронизированных потенциостата одного семейства.«Главный» потенциостат управляет светодиодом. Для измерения используется потенциостат «крепостной».

Фотодиод используется как фиктивный элемент. Он позволяет измерять и рассчитывать оптическую мощность источника света. Этот параметр нужен для расчета эффективности вашей ячейки.

Активная область фотодиода имеет диаметр 0,9 см, что дает площадь образца 0,636 см 2 . В комплект также входит переходной кабель для подключения потенциостата.

Рисунок 1 — Оптическая скамья Gamry со светодиодом и фотодиодом.

Источник света в установке не является обязательным. Вы можете предоставить свой собственный источник света или использовать один из светодиодов Gamry, см. Таблицу 1.

Таблица 1 — Светодиоды Gamry для оптической скамьи с соответствующими коэффициентами чувствительности.

Все светодиоды имеют гальваностатическое управление с максимальным номинальным током 1 А. Их выходная мощность обычно составляет от 170 мВт до 770 мВт. Каждый светодиод имеет четыре банановых гнезда для подключения потенциостата.

Теория

Оптическая сила

Интенсивность I источника света сильно зависит от расстояния.Представьте себе лампочку, которая одинаково излучает свет во всех направлениях (см. Рисунок 2). Интенсивность максимальна в центре и уменьшается с увеличением расстояния r.

Рисунок 2 — Схематическое изображение, иллюстрирующее закон обратных квадратов света. Подробности см. В тексте.

Уменьшение интенсивности происходит по закону обратных квадратов света (см. Также уравнение 1). Это означает, что на расстоянии, вдвое большем от источника света, свет распространяется по площади, которая в четыре раза больше.Следовательно, интенсивность составляет лишь одну четверть начальной интенсивности I 0 .

То же самое верно и при измерении солнечных элементов на красителях. Лишь небольшая часть света, излучаемого светодиодом, достигает активной области DSC.

Однако интенсивность падающего света — отныне называемая оптической мощностью P в — необходима для расчета эффективности h DSC (см. Также уравнение 2).

P max — максимальная мощность ЦИВ при постоянной интенсивности света.Этот параметр можно получить из ВАХ.

Чувствительность фотодиода

Фотодиод можно использовать для расчета оптической мощности P в света.

Подобно DSC, фотодиоды генерируют ток, когда на них попадает свет. Величина тока зависит от мощности света, а также от длины волны падающего света. Это соотношение называется отзывчивостью (R PD ). Обычно он измеряется в условиях короткого замыкания (0 В) и обычно указывается в паспорте фотодиода.

На рисунке 3 показана кривая чувствительности фотодиода, используемого в оптическом стенде Gamry. График предоставлен Thorlabs Inc. Обратите внимание, что R PD сильно зависит от длины волны источника света.

Рис. 3 — Кривая спектрального отклика фотодиода, используемого в оптическом стенде Gamry
(источник: Thorlabs Inc.).

В таблице 1 перечислены единичные значения чувствительности для всех цветных светодиодов, которые в настоящее время предлагает Gamry. Чувствительность R PD может использоваться для вычисления плотности оптической мощности p PD света, который падает на активную площадь поверхности фотодиода.

Здесь i PD — плотность тока, генерируемая фотодиодом при постоянном освещении.

Затем можно рассчитать оптическую мощность P в света, падающего на DSC (см. Уравнение 4). A DSC — активная область красителя солнечного элемента.

Обычно фотодиоды используются только для узкополосных источников света (см. Таблицу 1) для измерения оптической мощности.

Широкополосные источники света (e.например, светодиоды теплого белого цвета) плохо работают с фотодиодами, потому что чувствительность зависит от длины волны. Можно измерить только относительные изменения мощности. Обычно датчики тепловой мощности используются для широкополосных светодиодов для измерения выходной оптической мощности.

Эксперимент

Фотодиод заменяет краситель солнечного элемента при измерении p PD . Расстояние между фотодиодом и источником света должно быть таким же, как в экспериментах с реальными ДСК. Мы рекомендуем затемнить окружающую среду вокруг установки, чтобы заблокировать посторонний свет, который может исказить результаты.

На рис. 4 показана серия потенциостатических экспериментов при постоянном освещении. Потенциал фотодиода был установлен на 0 В (условия короткого замыкания), и его отклик по току был измерен. Расстояние между фотодиодом и источником света было отрегулировано до 3 см.

В качестве источника света использовался красный светодиод (625 нм). Светодиод запитывался током 100 мА, 300 мА, 500 мА, 700 мА и 900 мА соответственно.

Рисунок 4 — Кривые тока фотодиода при увеличении интенсивности света (от яркого к темному).Подробности см. В тексте.

Плотность тока автоматически рассчитывается Echem Analyst. Как и ожидалось, ток увеличивается с увеличением интенсивности света.

Имейте в виду, что фотодиод нагревается светодиодом. Это может привести к небольшим изменениям измеряемого тока с течением времени. Мы рекомендуем проводить эксперимент либо до тех пор, пока измеренный ток не станет постоянным при заданной интенсивности, либо использовать только очень малую скорость сканирования при линейной развертке подаваемого сигнала тока.

В таблице 2 перечислены результаты предыдущих измерений. Коэффициент чувствительности R PD для этого светодиода составляет 0,359 (см. Также Таблицу 1).

Таблица 2 — Измеренные плотности тока i PD и расчетные плотности оптической мощности p PD фотодиода при различной интенсивности света.

С этими результатами можно рассчитать оптическую мощность P в (уравнение 4) падающего света и эффективность (уравнение 2) вашего DSC.

Сводка

В этом техническом примечании дается краткий обзор оптического стенда Gamry.

Описано, как использовать фотодиод в качестве фиктивной ячейки. Фотодиод позволяет измерять выходную оптическую мощность вашего источника света. Этот параметр необходим для расчета эффективности вашего фотоэлемента на основе красителя.

Измерители оптической мощности

от AFL измеряют оптическую мощность в оптоволоконных сетях и вносимые потери.

AFL предлагает полный спектр измерителей оптической мощности для поддержки развертываний FTTx, тестирования оптоволоконных сетей, возможностей отчетности по сертификации и базовых измерений мощности.Узнайте больше о наших портативных тестерах ниже.

AFL только что увеличила гарантийный срок на эти продукты до пяти лет … минимум на два лет больше, чем в среднем по отрасли. Почему? Потому что наши продукты прочные и надежные … поистине непревзойденные!

Продукты


Оптические источники света и измерители мощности серии Contractor: инструменты размером с ладонь, предназначенные для тестирования одномодовых и многомодовых волоконно-оптических сетей.При весе всего 0,4 фунта агрегаты серии Contractor идеально подходят для использования в полевых условиях.

Строительство мульти-волоконной сети требует много времени, сложна и часто строится более чем одной бригадой со смешанными наборами документации. Ошибки, например неправильная маркировка, почти гарантированы. Система идентификации нескольких волоконно-оптических линий (MFIS) AFL обеспечивает 100% -ную гарантию непрерывности работы нескольких волоконно-оптических сетей.Это простой и удобный способ быстро, правильно и эффективно проверить структуру сети.

Плотность сегодняшних сетей стимулирует рост спроса на мультиволоконные соединения, что создает проблемы при эффективном тестировании этих типов соединений. Многоволоконный коммутатор AFL решает эту задачу, позволяя тестировать 12-ти оптоволоконные кабели, подключенные к MPO, без необходимости использования промежуточного кабеля, что позволяет сэкономить время и деньги.

Измерители оптической мощности OPM4 и OPM5 компании AFL — это универсальные инструменты для тестирования всех типов сетей — FTTx / FTTh, LAN / WAN, Telco, CATV и т. Д. Прочные и удобные в переноске OPM4 и OPM5 обеспечивают точные измерения сигнала. В сочетании с оптическим источником AFL функция WaveID повышает эффективность, позволяя одновременно измерять две или более длин волн, уменьшая при этом технические ошибки за счет автоматического согласования длины волны (источник с измерителем).

Стандартные резьбовые крышки переходников AFL используются для соединения угловых и угловых одно- и двухволоконных разъемов с портами измерителя оптической мощности на наших испытательных наборах серий OPM, T400, T500 и ORL3.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.