Читайте также:
|
Лазерная техника и технологии
ФОКУСИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЛТУ
Лекционный курс за 8ой семестр
Преподаватель Богданов А.В.
Лекции
Студента группы МТ-12-81
________________________
4.8. ПОТЕРИ СВЕТА В ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ.
Прохождение световых потоков через оптические системы связано со световыми потерями. Световые потери слагаются из потерь на отражение при преломлении на полированных поверхностях оптических деталях и потерь на поглощение при прохождении светом толщины материала оптического элемента.
Потери на отражение от преломляющих поверхностей определяются коэффициентом отражения:
Углы i и i' связаны законом преломления n sin i = n'sin i'
Наибольшие потери происходят на поверхности раздела, когда одна из сред является воздухом, и наименьшее, когда смежные среды имеют близкие значения показателей преломления. Это имеет место в сменных линзах.
Для случая воздух-стекло формула (4.116) дает следующие значения коэффициента отражения при разных углах падения:
n =1 n' =1.63
| I | 00 | 300 | 450 | 600 | 800 | 850 | 900 |
| 100×R | 5.7 | 5.9 | 6.8 | 10.9 | 40.4 |
В реальных оптических системах углы падения редко превышают 450 градусов.
Наиболее интересен частный случай когда i = i'. Это соответствует нормальному падению излучения на поверхность материала. Формула Френеля упрощается и принимает вид
| При n = 1, n' = 1.63, R= 0.057, при n = 1, n' = 1.5, R= 0.04. |
Если система имеет N поверхностей, граничащих с воздухом, то коэффициент пропускания системы будет:
t = 
где N - число поверхностей
t - отношение потока прошедшего к начальной величине потока.
Коэффициентом пропускания t называется отношение величины потока Ф прошедшего через слой к начальной величине потока Ф0:
Потери на поглощение в различных материалах имеют различную величину и характеризуются коэффициентом пропускания. Для оптических стекол в среднем можно полагать, для видимого диапазона, потерю равную 1% на 1 см пути света в стекле. Если путь в стекле равен l см, то коэффициент пропускания стекла будет равен: (ст - стекло)
l - толщина материала, через который проходит излучение.
Общий коэффициент пропускания равен произведению коэффициентов пропускания отдельных оптических элементов:
Для уменьшения потерь излучения применяют просветляющие покрытия.
Для зеркальных систем коэффициент отражения можно определить двумя путями:
® 1. Экспериментально
® 2. Теоретически
При теоретическом определении коэффициент отражения от металлической поверхности считают что часть излучения преломляется на поверхности металла, а часть отражается.
Определить коэффициент отражения можно по формуле:
где n – коэффициент преломления металла;
a – коэффициент поглощения металла;
k – показатель поглощения.
Для l >4 мкм коэффициент отражения металлических покрытий можно рассчитать исходя из формулы Друде: l»10 мкм
.
Для удобства расчета удельное сопротивление (rm) в [Oм/м], а длину волны l в [мкм].
Для других длин волн можно определить R через оптические свойства металлов, которые характеризуются комплексным абсолютным показателем преломления:
где
e - комплексная относительная диэлектрическая проницаемость металла.
n и k являются оптическими характеристиками металла. Они зависят от природы металла и частоты падающего света. Мнимая часть комплексного преломления характеризует поглощение света в металле, происходящее в соответствии с законом Бугера-Ламберта, который говорит, что поглощение света в веществе:
где I0 - интенсивность волны на входе в материал толщиною;
I - интенсивность волны на выходе;
m - линейный коэффициент поглощения (показатель поглощения).
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 38 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |