Kollimert bjelke - Collimated beam
En kollimert stråle av lys eller annen elektromagnetisk stråling har parallelle stråler , og derfor vil spre seg minimalt som den forplanter seg. En perfekt kollimert lysstråle , uten avvik , ville ikke spre seg over avstand. Imidlertid diffraksjon hindrer etablering av en slik bjelke.
Lys kan tilnærmet kollimeres av en rekke prosesser, for eksempel ved hjelp av en kollimator . Perfekt kollimert lys sies noen ganger å være fokusert i det uendelige . Når avstanden fra en punktkilde øker, blir de sfæriske bølgefrontene flatere og nærmere planbølger , som er perfekt kollimert.
Andre former for elektromagnetisk stråling kan også kollimeres. I radiologi blir røntgenstråler kollimert for å redusere volumet av pasientens vev som bestråles, og for å fjerne løstfotoner som reduserer kvaliteten på røntgenbildet ("filmtåke"). I scintigrafi brukes en gammastrålekollimator foran en detektor for å la det bare oppdages fotoner vinkelrett på overflaten.
Uttrykket kollimert kan også anvendes på partikkelbjelker - en kollimert bjelke - der typisk skjermende blokker av materialer med høy tetthet (slik som bly , vismutlegeringer , etc) kan brukes til å absorbere eller blokkere perifere partikler fra en ønsket fremoverretning, spesielt en sekvens av slike absorberende kollimatorer . Denne metoden for partikkelkollimering distribueres rutinemessig og er allestedsnærværende i hvert partikkelakselerasjonskompleks i verden. En ytterligere metode som muliggjør den samme fremoverkollimasjonseffekten, mindre godt studert, kan distribuere strategisk kjernepolarisering ( magnetisk polarisering av kjerner) hvis de nødvendige reaksjonene er utformet i en hvilken som helst gitt eksperimentell anvendelse.
Etymologi
Ordet "kollimat" kommer fra det latinske verbet collimare , som stammer fra en feillesing av collineare , "å dirigere i en rett linje".
Kilder
Lasere
Laserlys fra gass- eller krystalllasere er sterkt kollimert fordi det dannes i et optisk hulrom mellom to parallelle speil som begrenser lyset til en bane som er vinkelrett på speilens overflater. I praksis kan gasslasere bruke konkave speil, flate speil eller en kombinasjon av begge. Den divergens av høy kvalitet laserstråler er vanligvis mindre enn en milliradian (3,4 arcmin ), og kan være mye mindre for stor diameter bjelker. Laserdioder avgir mindre kollimert lys på grunn av deres korte hulrom, og derfor krever høyere kollimering en kollimeringslinse.
Synchrotron lys
Synchrotron-lys er veldig godt kollimert. Den produseres ved å bøye relativistiske elektroner (dvs. de som beveger seg i relativistiske hastigheter) rundt et sirkulært spor. Når elektronene har relativistiske hastigheter, blir den resulterende strålingen sterkt kollimert, et resultat som ikke oppstår ved lavere hastigheter.
Fjernkilder
Lyset fra stjerner (annet enn solen ) kommer til jorden nøyaktig kollimert, fordi stjerner er så langt unna at de ikke har noen påvisbar vinkelstørrelse. På grunn av refraksjon og turbulens i jordens atmosfære kommer stjernelyset imidlertid litt ukollimert til bakken med en tilsynelatende vinkeldiameter på ca. 0,4 buesekunder . Direkte lysstråler fra solen kommer til jorden ubegrenset med halv grad, dette er solens vinkeldiameter sett fra jorden. I løpet av en solformørkelse blir solens lys stadig mer kollimert når den synlige overflaten krymper til en tynn halvmåne og til slutt et lite punkt , og produserer fenomenene til forskjellige skygger og skyggebånd .
Linser og speil
Et perfekt parabolsk speil vil bringe parallelle stråler i fokus på et enkelt punkt. Omvendt vil en punktkilde i brennpunktet av en parabolsk speil produsere en stråle av kollimert lys og skaper en Collimator . Siden kilden må være liten, kan et slikt optisk system ikke produsere mye optisk kraft. Sfæriske speil er lettere å lage enn parabolske speil, og de brukes ofte til å produsere omtrent kollimert lys. Mange typer linser kan også produsere kollimert lys fra punktlignende kilder.
Vis system i flysimulatorer som bruker kollimert lys
Dette prinsippet brukes i full flight simulatorer (FFS), som har spesialdesignede systemer for å vise bilder av OTW-scenen til pilotene i kopi-flyets cockpit.
I fly der to piloter sitter side om side, hvis OTW-bildene ble projisert foran pilotene på en skjerm, ville den ene piloten se riktig utsikt, men den andre ville se en visning der noen objekter på scenen ville være feil vinkler.
For å unngå dette, brukes kollimert optikk i det visuelle visningssystemet for simulatoren, slik at OTW-scenen blir sett av begge piloter i et fjernt fokus snarere enn i fokusavstanden til en projeksjonsskjerm. Dette oppnås gjennom et optisk system som gjør at bildene kan sees av piloter i et speil som har en vertikal krumning, slik at krumningen gjør det mulig å se bildet i et fjernt fokus av begge piloter, som da i det vesentlige ser den samme OTW-scenen. uten forvrengninger. Siden lyset som kommer til begge pilots øyepunkt er fra forskjellige vinkler til pilotenes synsfelt på grunn av forskjellige projeksjonssystemer arrangert i en halvcirkel over pilotene, kan ikke hele skjermsystemet betraktes som et kollimert display, men et skjermsystem som bruker kollimert lys.
Kollimasjon og dekollimering
"Kollimering" refererer til alle de optiske elementene i et instrument som er på deres utformede optiske akse . Det refererer også til prosessen med å justere et optisk instrument slik at alle elementene er på den utformede aksen (i linje og parallell). Når det gjelder et teleskop, refererer begrepet til det faktum at den optiske aksen til hver optiske komponent skal være sentrert og parallell, slik at kollimert lys kommer ut fra okularet. De fleste amatørreflektorteleskoper må kollimeres hvert par år for å opprettholde optimal ytelse. Dette kan gjøres ved enkle visuelle metoder, for eksempel å se ned på den optiske enheten uten okular for å sikre at komponentene er på linje, ved å bruke et Cheshire okular , eller med hjelp av en enkel laserkollimator eller autokollimator . Kollimasjon kan også testes ved hjelp av et skjærinterferometer , som ofte brukes til å teste laserkollimasjon.
"Decollimation" er en hvilken som helst mekanisme eller prosess som fører til en bjelke med minst mulig stråle divergens til divergerer eller konvergerer fra parallellitet. Dekollimering kan være bevisst av systemårsaker, eller kan være forårsaket av mange faktorer, slik som inhomogeniteter for brytningsindeks , okklusjoner, spredning , avbøyning , diffraksjon , refleksjon og refraksjon . Det må tas hensyn til dekollimering for å behandle mange systemer som radio , radar , ekkolodd og optisk kommunikasjon fullt ut .
Se også
Referanser
Bibliografi
- Pfister, J. & Kneedler, JA (sd). En guide til lasere i OR.