روزنه عددی

در نورشناسی، روزنه عددی ( NA ) یک سامانه نوری یک عدد بدون بُعد است که محدوده زاویه هایی را مشخص می کند که سامانه می تواند از طریق آنها نور را بپذیرد یا گسیل کند. با گنجاندن ضریب شکست در تعریف خود، اِن ای دارای این ویژگی می باشد که برای یک پرتو ثابت است زیرا از ماده ای به ماده دیگر می رود، به شرطی که توان شکست در رابطه وجود نداشته باشد. تعریف دقیق این اصطلاح در حوزه های مختلف نورشناسی کمی متفاوت است. روزنه عددی معمولاً در میکروسکوپ برای توصیف مخروط پذیرش یک شیئی ( و از این رو توانایی جمع آوری نور و وضوح آن ) و فیبر نوری استفاده می شود، که در آن محدوده زاویه هایی را توصیف می کند که در آن نوری که روی فیبر قرار دارد، در امتداد آن منتقل خواهد شد.
در بیشتر حوزه های نورشناسی و به ویژه در ریزبینی، روزنه عددی یک سامانه نوری مانند یک عدسی شیئی تعریف می شود با
که n ضریب شکست محیط است که عدسی در آن کار می کند ( ۱٫۰۰ برای هوا، ۱٫۳۳ برای آب خالص و به طور معمول ۱٫۵۲ برای روغن غوطه وری؛[ ۱] همچنین به فهرست ضریب های شکست مراجعه کنید ) ، و θ نیم - زاویه حداکثری مخروطی از نور که می تواند به عدسی وارد یا خارج شود، است.
از روزنه عددی برای تعریف «اندازه گودی» در قالب های دیسک نوری استفاده می شود. [ ۲]
روزنه عددی معمولاً در عکاسی استفاده نمی شود. درعوض، دیافراگم زاویهٔ لنز ( یا آینه تصویربرداری ) با عدد - اف، می نویسند / f یا N، که به عنوان نسبت فاصله کانونی f به قطر مردمک ورودی D:
این نسبت به روزنه عددی فضای - تصویر مربوط می شود زمانی که لنز در بی نهایت متمرکز است. [ ۳] بر اساس نمودار در سمت راست، روزنه عددی فضای - پرونده:
بنابراین N ≈ 1/2NAi، با فرض استفاده طبیعی در هوا ( n = ۱ ) .
در فیزیک لیزر، روزنه عددی کمی متفاوت تعریف شده است. پرتوهای لیزر هنگام انتشار پخش می شوند، اما به آرامی. بسیار دورتر از باریک ترین قسمت پرتو، پخش تقریباً با فاصله خطی است - پرتوی لیزر یک مخروط نور را در «میدان دور» تشکیل می دهد. رابطه ای که برای تعریف اِن ای پرتو لیزر استفاده می شود همان رابطه ای است که برای یک سیستم نوری استفاده می شود،
اما θ متفاوت تعریف شده است. پرتوهای لیزر معمولاً لبه های تیز ندارند مانند مخروط نوری که از دیافراگم لنز عبور می کند. در عوض، چگالی تابش به تدریج و از مرکز پرتو دور می شود، اُفت می کند. بسیار معمول است که پرتو دارای مشخصات گوسی باشد. فیزیکدانان لیزر معمولاً انتخاب می کنند که θ واگرایی پرتو باشد: زاویه میدان دور بین محور پرتو و فاصله از محور که در آن چگالی تابش به e−2 برابر چگالی تابش بر روی محور افت می کند. سپس اِن ای پرتو لیزر گاوسی با حداقل اندازه لکه آن ( «کمر پرتو» ) مرتبط است با