Comment calculer les dimensions du volume focal

Optique est une science simple. Lumière fonctionne selon des règles simples et il interagit avec des matériaux et des changements . La complexité de l'optique se pose en raison de l' infinie variété possible dans les interactions entre la lumière et de la matière et le nombre de propriétés de la lumière qui peuvent être manipulés . Pour faire face à la complexité , les scientifiques ont mis au point un certain nombre de concepts de simplifier leur travail . L'un de ces concepts est appelé le volume focal , et c'est assez facile à calculer. Vous devez choisir le diamètre qui correspond à vos besoins, quelque chose comme la taille d'un pixel du détecteur , ou le diamètre , dans lequel un laser est suffisamment lumineux pour faire un éclat de fluorophore . Instructions
Le 1

Calculer le nombre F (souvent écrit " F /# " ) de votre système en divisant le diamètre par la longueur focale . A titre d'exemple , supposons que vous avez un objectif à longueur focale de 100 mm avec un diamètre de 40 mm . Le F /# est de 100/40 = 2,5 , ce qui est souvent écrit F/2.5 .
2

Calculer la taille de la tache de diffraction limitée de votre système 2.44 x F /# x longueur d'onde . Pour la lumière visible , vous pouvez prendre la longueur d'onde de 550 nanomètres être , qui est de 550 x 10 ^ -6 millimètres . Ainsi, le système exemple a une taille de
place limitée par la diffraction

2.44 x 2.5 x 550 x 10 ^ -6 = 3,4 x 10 ^ -3 mm .
3

trouver l'angle de la lentille courbe la lumière . La lumière provenant d' un bord de la lentille est courbée à un angle à croiser l'axe optique de la lentille à une distance d' une longueur focale de suite. Mathématiquement , ce comportement est exprimé par l'équation

tangente ( angle ) = longueur diameter/2/focal = 1 /( 2 x F /# ) .
4

Calculer la longueur du triangle avec un angle défini par l'étape précédente , et le côté est égal au rayon de la tache de diffraction limitée . La longueur de ce triangle est donnée par

longueur = ( 1,22 x lambda x F /# ) /tan ( angle ); remplacement de l'expression plus tôt pour tan ( angle ) Photos

longueur = ( 1,22 x lambda x F /# ) /( 1 /( 2 x F /# ) )

longueur = ( 2,44 x lambda x ( F /# ) ^ 2 ) .
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multiplier la superficie de l'endroit que vous avez choisi par deux fois la longueur du triangle calculé à l'étape précédente . Pour le problème de , par exemple, sous forme d'équation , c'est
volume

= pi x ( 1,22 x lambda x F /# ) ^ 2 x 2 x 2,44 x ( lambda x ( F /#) ^ 2 )
Volume

= pi x 1.22 ^ 2 x 2 x 2,44 x ( 550 x 10 ^ -6 ) ^ 3 x (2,5 ) ^ 4
le volume

= 1,5 x 10 ^ -7 mm ^ 3 .