Дифракционные аппараты что это
Дифракционные аппараты что это
В линзах рефракционного типа разделение энергии светового потока между двумя фокусами выполняется за счет радиальной ступенчатой зависимости преломляющей силы линзы. Центральная часть линзы преломляет сильнее, чем периферийная, или наоборот. Это достигается либо за счет того, что у центральной и периферийной частей линзы разные радиусы кривизны, либо за счет различия показателей преломления центра и периферии. В линзе может быть и несколько участков с различной преломляющей силой, образующих несколько кольцевых зон. В любом случае ход лучей через все зоны линзы полностью описывается законами геометрической оптики, законами рефракции.
В типичных дифракционно-рефракционных линзах одна из поверхностей является монофокальной преломляющей (гладкой), а на другую поверхность наносится мелко-структурный кольцевой рельеф обычно с треугольным профилем вдоль радиального направления. Дифракционное распределение света обеспечивается этим рельефом. Подбором преломляющей силы (кривизны) гладкой преломляющей поверхности можно воздействовать на продольное смещение дифракционных максимумов, обеспечивая тем самым требуемую преломляющую силу всей ИОЛ.
Такие дифракционно-рефракционные ин-траокулярные линзы обычно и применяются на практике. Их основное достоинство заключается в том, что даже при очень хорошем освещении, т.е. при малом диаметре зрачка (около 3 мм) остаются открытыми несколько центральных дифракционных колец и мультифокальность линзы сохраняется. Максимум нулевого порядка располагается ближе к сетчатке и обеспечивает дальнее видение. Максимум первого порядка находится дальше от сетчатки и обеспечивает ближнее видение. Положение максимума нулевого порядка точно на сетчатке для дальнего видения обеспечивается надлежащим выбором радиуса кривизны рефракционной гладкой поверхности линзы. Расстояние между максимумами и тем самым положение максимума первого порядка на сетчатке для ближнего видения регулируется изменением радиусов кольцевых зон. Это положение чаще всего подбирается таким образом, чтобы обеспечивать дополнительную преломляющую силу около 3 дптр., т.е. расстояние ближнего видения около 33 см. Изменением глубины канавок можно воздействовать на распределение энергии между двумя фокусами. Например, в дифракционно-рефракционной линзе ReSTOR фирмы Al-con используются треугольные канавки с уменьшающейся глубиной по мере удаления от центра линзы (аподизированный треугольный профиль). Это обеспечивает увеличение доли света, приходящейся на дальний фокус, при увеличении диаметра зрачка, т.е. при ухудшении освещения интенсивность света в максимуме, обеспечивающем дальнее видение, увеличивается, а ближнее зрение соответственно ухудшается. По мнению авторов этой конструкции в темноте человеку незачем что-либо видеть вблизи, главное, чтобы все было видно вдали. Бифокальный при хорошем освещении хрусталик ReSTOR превращается практически в монофокальный для дальнего зрения в темноте.
На научно-производственном предприятии «Репер-НН» были разработаны и изготовлены методом фронтальной фотополимеризации трифокальные интраокулярные линзы с прямоугольным дифракционным профилем. Все расчеты конкретной конструкции были выполнены с помощью полной компьютерной модели оптической системы глаза. На сегодняшний день выполнена имплантация нескольких десятков таких искусственных хрусталиков. Первые клинические исследования демонстрируют отличные результаты. Все пациенты видят одинаково хорошо вдали, вблизи и на средних дистанциях. Таких результатов не может обеспечить ни один бифокальный хрусталик.
Спектральные приборы. Дифракционная решетка
В состав видимого спектра света включены монохроматические волны с различными длинами. В излучении нагретых объектов (к примеру, нити лампы накаливания) длины волн беспрерывно заполняют весь диапазон видимого света. Данное излучение называют белым светом.
Свет, излучаемый, например, газоразрядными лампами или одним из множества других подобных им приборами, включает в свой состав отдельные монохроматические составляющие с некоторыми выделенными значениями длин волн.
Комплекс монохроматических компонент в излучении называется спектром.
Белый свет имеет непрерывный спектр, излучение источников, в которых он испускается атомами вещества, и дискретный спектр.
Спектральные приборы – это устройства, с помощью которых изучаются спектры излучения источников.
Первый опыт по разложению белого света в спектр осуществил известный физик И. Ньютон в 1672 году.
Дифракционные решетки
В каждой точке P на экране в фокальной плоскости линзы сходятся лучи, который до линзы являлись параллельными между собой и расходились под некоторым углом θ к направлению падающей волны.
Интерференция волн
Колебание в точке P представляют собой следствие интерференции вторичных волн, которые сходятся в эту точку от разных щелей.
Для того, чтобы в точке P прослеживался интерференционный максимум, разность хода Δ между волнами, который испускают соседние щели, должна быть эквивалентной целому числу длин волн:
Где d – это период дифракционной решетки, а m – целое число, носящее название порядка дифракционного максимума. В точках экрана, для которых это условие выполнено, расположены главные максимумы дифракционной картины.
где F – фокусное расстояние.
Также следует обратить внимание на то, что в каждой точке фокальной плоскости линзы, имеет место интерференция N волн, которые приходят в эту точку от N щелей решетки. Данный феномен является так называемой многоволновой или же «многолучевой» интерференцией.
Распространение световой энергии в плоскости наблюдения значительно отличается от того, которое выходит в обыкновенных «двухлучевых» интерференционных схемах. В главные максимумы все волны приходят в фазе, из-за чего амплитуда колебаний увеличивается в N раз, а интенсивность в N 2 раз, относительно колебания, которое провоцирует волна только от одной конкретной щели.
Здесь, дифракционные углы считаются достаточно малыми. Таким образом,
Где N d – это полный размер решетки. Данное выражение находится в полной симметрии с теорией дифракции в параллельных лучах. Согласно этой теории, дифракционная расходимость параллельного пучка лучей эквивалентна отношению длины волны λ к поперечному размеру препятствия.
Волновая природа света
Волновая природа света определяет разрешающую способность спектральных приборов, в частности, дифракционной решетки, так же от нее зависит предельное разрешение различных оптических инструментов, которые создают изображение объектов, таких как телескоп, микроскоп и др.
Из формулы решетки следует:
d d · cos θ · ∆ θ = m ∆ λ или ∆ θ = m δ cos θ ∆ λ ≈ m d ∆ λ
База кодов ТН ВЭД
В эту товарную позицию включаются:
(А) Электронные микроскопы, отличающиеся от оптических микроскопов тем, что в них используется пучок электронов вместо световых лучей.
(1) Устройство (известное как электронная пушка) для испускания и ускорения электронов.
(2) Система (играющая роль оптической системы обычного микроскопа), состоящая из электростатических или электромагнитных «линз» (которые являются, соответственно, электрически заряженными пластинами или катушками с током); они действуют как конденсор, объектив и проектор. Обычно имеется также еще так называемая «полевая линза» между объективом и проектором, которая служит для изменения степени увеличения без воздействия на сферу действия сканируемого поля.
(4) Узел вакуумного насоса, который поддерживает вакуум в электронной трубке; это иногда независимые узлы, подключаемые к устройству.
(5) Элементы для визуального наблюдения флюорисцентного экрана и для фотографической регистрации изображения.
(6) Стойки и пульты управления, содержащие элементы, управляющие и регулирующие электронный пучок.
В эту товарную позицию включаются также сканирующие электронные микроскопы, в которых очень тонкий пучок электронов направляется с повторами на разные точки образца. Информация получается путем измерения, например, переданных электронов, вторичных испущенных электронов или оптических лучей. Результат может быть затем воспроизведен на экране монитора, который может быть включен в микроскоп.
Электронные микроскопы имеют много применений как в области чистой науки (биологические или медицинские исследования, строение материи и т.д.), так и в промышленности (исследование дымов, пыли, волокон тканей, коллоидов и т.д.; изучение структуры металлов, бумаги и т.д.).
(Б) Протонные микроскопы. Вместо электронов в них используются протоны, которые имеют длину волны, в 40 раз меньшую, чем у последних. Таким образом получается соответственно более высокая степень разделения, и это позволяет получать изображения даже с еще большим увеличением.
Конструкция и работа протонного микроскопа не отличаются значительно от конструкции и работы электронного микроскопа; электронная пушка заменяется протонной пушкой, а в качестве источника используется водород.
(В) Электронные дифракционные аппараты. С помощью пучка электронов, направленного на образец, они создают дифракционные картины, которые фотографируются. Размеры, ориентацию и атомное строение кристаллов исследуемого образца можно вычислить по диаметру, интенсивности и резкости колец картины.
Этот аппарат, который главным образом используется для исследований по коррозии, смазке, катализу и т.д., не отличается в принципе от электронного микроскопа и имеет те же существенные элементы (электронная пушка, электронно-лучевая трубка, электромагнитные катушки, держатель образца и т.д.). Более того, следует отметить, что некоторые электронные микроскопы могут быть оснащены дифракционной камерой, и, следовательно, выполнять двойную функцию (визуальное наблюдение и получение дифракционной картины).
Части и принадлежности
В соответствии с положениями примечаний 1 и 2 к этой группе (см. общие положения пояснений), детали и принадлежности, пригодные для использования исключительно или главным образом с микроскопами, отличные от оптических микроскопов или дифракционных аппаратов, также классифицируются здесь; примерами являются рама и составляющие ее камеры и ступень образца. С другой стороны, из этой товарной позиции исключаются вакуумные насосы (товарная позиция 8414), электрооборудование (батареи, выпрямители и т.д.) (товарная группа 85) и электроизмерительные приборы (вольтметры, миллиамперметры и т.д.) (товарная позиция 9030).
База кодов ТН ВЭД
В эту товарную позицию включаются:
(А) Электронные микроскопы, отличающиеся от оптических микроскопов тем, что в них используется пучок электронов вместо световых лучей.
(1) Устройство (известное как электронная пушка) для испускания и ускорения электронов.
(2) Система (играющая роль оптической системы обычного микроскопа), состоящая из электростатических или электромагнитных «линз» (которые являются, соответственно, электрически заряженными пластинами или катушками с током); они действуют как конденсор, объектив и проектор. Обычно имеется также еще так называемая «полевая линза» между объективом и проектором, которая служит для изменения степени увеличения без воздействия на сферу действия сканируемого поля.
(4) Узел вакуумного насоса, который поддерживает вакуум в электронной трубке; это иногда независимые узлы, подключаемые к устройству.
(5) Элементы для визуального наблюдения флюорисцентного экрана и для фотографической регистрации изображения.
(6) Стойки и пульты управления, содержащие элементы, управляющие и регулирующие электронный пучок.
В эту товарную позицию включаются также сканирующие электронные микроскопы, в которых очень тонкий пучок электронов направляется с повторами на разные точки образца. Информация получается путем измерения, например, переданных электронов, вторичных испущенных электронов или оптических лучей. Результат может быть затем воспроизведен на экране монитора, который может быть включен в микроскоп.
Электронные микроскопы имеют много применений как в области чистой науки (биологические или медицинские исследования, строение материи и т.д.), так и в промышленности (исследование дымов, пыли, волокон тканей, коллоидов и т.д.; изучение структуры металлов, бумаги и т.д.).
(Б) Протонные микроскопы. Вместо электронов в них используются протоны, которые имеют длину волны, в 40 раз меньшую, чем у последних. Таким образом получается соответственно более высокая степень разделения, и это позволяет получать изображения даже с еще большим увеличением.
Конструкция и работа протонного микроскопа не отличаются значительно от конструкции и работы электронного микроскопа; электронная пушка заменяется протонной пушкой, а в качестве источника используется водород.
(В) Электронные дифракционные аппараты. С помощью пучка электронов, направленного на образец, они создают дифракционные картины, которые фотографируются. Размеры, ориентацию и атомное строение кристаллов исследуемого образца можно вычислить по диаметру, интенсивности и резкости колец картины.
Этот аппарат, который главным образом используется для исследований по коррозии, смазке, катализу и т.д., не отличается в принципе от электронного микроскопа и имеет те же существенные элементы (электронная пушка, электронно-лучевая трубка, электромагнитные катушки, держатель образца и т.д.). Более того, следует отметить, что некоторые электронные микроскопы могут быть оснащены дифракционной камерой, и, следовательно, выполнять двойную функцию (визуальное наблюдение и получение дифракционной картины).
Части и принадлежности
В соответствии с положениями примечаний 1 и 2 к этой группе (см. общие положения пояснений), детали и принадлежности, пригодные для использования исключительно или главным образом с микроскопами, отличные от оптических микроскопов или дифракционных аппаратов, также классифицируются здесь; примерами являются рама и составляющие ее камеры и ступень образца. С другой стороны, из этой товарной позиции исключаются вакуумные насосы (товарная позиция 8414), электрооборудование (батареи, выпрямители и т.д.) (товарная группа 85) и электроизмерительные приборы (вольтметры, миллиамперметры и т.д.) (товарная позиция 9030).
Дифракция
Из Википедии — свободной энциклопедии
Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.
Дифракция неразрывно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как случай интерференции ограниченных в пространстве волн (интерференция вторичных волн). Общим свойством всех явлений дифракции является зависимость степени её проявления от соотношения между длиной волны λ и размером ширины волнового фронта d, либо непрозрачного экрана на пути его распространения, либо неоднородностей структуры самой волны.
Поскольку в большинстве случаев, имеющих практическое значение, это ограничение ширины волнового фронта имеет место всегда, явление дифракции сопровождает любой процесс распространения волн.
В ряде случаев, в особенности при изготовлении оптических систем, разрешающая способность ограничивается не дифракцией, а аберрациями, как правило, возрастающими при увеличении диаметра объектива. Отсюда происходит известное фотографам явление увеличения до определённых пределов качества изображения при диафрагмировании объектива.
Дифракция волн может проявляться:
Наиболее хорошо изучена дифракция электромагнитных (в частности, оптических) и звуковых волн, а также гравитационно-капиллярных волн (волны на поверхности жидкости).