В оптике , индекс синхронизм материал представляет собой вещество, как правило , жидкость, цемент (клей), или гель , который имеет показатель преломления , который близко приближается к другому объекту (например, линза, материал, волоконно-оптических кабели, и т.д. .).
Когда два вещества с одинаковым индексом находятся в контакте, свет проходит от одного к другому без отражения и преломления . Таким образом, они используются для различных целей в науке, технике и искусстве.
Например, в популярном домашнем эксперименте стеклянный стержень делают почти невидимым, погружая его в прозрачную жидкость с соответствующим индексом, такую как уайт-спирит . [1]
В микроскопии
В световой микроскопии , масло погружения является метод , используемый , чтобы увеличить разрешение в виде микроскопа . Это достигается путем погружения как линзы объектива, так и образца в прозрачное масло с высоким показателем преломления , тем самым увеличивая числовую апертуру линзы объектива.
Иммерсионные масла - это прозрачные масла, которые обладают определенными оптическими и вязкостными характеристиками, необходимыми для использования в микроскопии. Типичные используемые масла имеют показатель преломления около 1,515. [2] Масляный иммерсионный объектив - это линза объектива, специально разработанная для подобного использования. Индекс масла обычно выбирается в соответствии с индексом стекла линзы микроскопа и покровного стекла .
Подробнее читайте в основной статье, масляная иммерсия . В некоторых микроскопах помимо масла используются и другие материалы, соответствующие индексу; см. иммерсионный объектив и твердый иммерсионный объектив .
В волоконной оптике
В волоконной оптике и телекоммуникациях материал соответствия индексов может использоваться в сочетании с парами сопряженных разъемов или с механическими соединениями для уменьшения сигнала, отраженного в направленном режиме (известного как обратные потери) (см. Разъем для оптического волокна ). Без использования материала с согласованием показателей преломления отражения Френеля будут происходить на гладких торцевых поверхностях волокна, если нет границы раздела между волокном и воздухом или другого значительного несоответствия показателя преломления. Эти отражения могут достигать –14 дБ (т. Е. На 14 дБ ниже оптической мощности падающего сигнала ). Когда отраженный сигнал возвращается на передающий конец, он может снова отразиться и вернуться на приемный конец на уровне 28 дБ плюс удвоенные потери в волокне ниже прямого сигнала. Отраженный сигнал также будет задержан на удвоенное время задержки, вносимое волокном. Дважды отраженные, задержанный сигнал накладывается на прямом сигнале может заметно ухудшить аналоговые полосы интенсивности модулированного видео сигнала. И наоборот, для цифровой передачи отраженный сигнал часто не будет иметь практического влияния на обнаруженный сигнал, видимый в точке принятия решения цифрового оптического приемника, за исключением крайних случаев, когда коэффициент битовых ошибок является значительным. Однако некоторые цифровые передатчики, например, использующие лазер с распределенной обратной связью, могут подвергаться обратному отражению, а затем выходить за рамки спецификаций, таких как коэффициент подавления боковой моды, что потенциально снижает коэффициент системных битовых ошибок, поэтому сетевые стандарты, предназначенные для лазеров DFB, могут указывать обратное отражение. допуск на отражение, такой как –10 дБ для передатчиков, чтобы они оставались в пределах спецификации даже без согласования индексов. Этот допуск на обратное отражение может быть достигнут с помощью оптического изолятора или путем снижения эффективности связи.
Для некоторых приложений вместо стандартных полированных разъемов (например, FC / PC) могут использоваться угловые полированные разъемы (например, FC / APC), при этом неперпендикулярный угол полировки значительно снижает коэффициент отраженного сигнала, запускаемого в управляемый режим даже в случай интерфейса волокна-воздух.
В экспериментальной гидродинамике
Согласование показателей используется в экспериментальных системах жидкость-жидкость и жидкость-твердое тело ( многофазный поток ) для минимизации искажений, возникающих в этих системах [3], это особенно важно для систем со многими интерфейсами, которые становятся оптически недоступными. Согласование показателя преломления сводит к минимуму отражение , преломление , дифракцию и повороты, возникающие на границах раздела, обеспечивая доступ к областям, которые в противном случае были бы недоступны для оптических измерений. Это особенно важно для продвинутых оптических измерений, таких как лазерно-индуцированная флуоресценция , велосиметрия по изображению частиц и велосиметрия с отслеживанием частиц, и многие другие.
В художественной консервации
Если скульптура разбита на несколько частей, реставраторы искусства могут повторно прикрепить части с помощью клея, такого как Paraloid B-72 или эпоксидной смолы . Если скульптура сделана из прозрачного или полупрозрачного материала (например, стекла), шов, на котором прикреплены детали, обычно будет гораздо менее заметным, если показатель преломления клея совпадает с показателем преломления окружающего объекта. Поэтому реставраторы искусства могут измерить индекс предметов, а затем использовать клей с подобранным индексом. Точно так же потери (недостающие участки) в прозрачных или полупрозрачных объектах часто заполняются материалом с соответствующим индексом. [4]
В клеях для оптических компонентов
Некоторые оптические компоненты, такие как призма Волластона или призма Николя , состоят из нескольких прозрачных частей, которые непосредственно прикреплены друг к другу. Клей обычно подбирается по индексу к деталям. Исторически для этого использовался канадский бальзам , но сейчас более распространено использование эпоксидной смолы или других синтетических клеев.
Рекомендации
- Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .
- ^ Оптика для детей - домашний эксперимент "Потерять стакан в стакане".
- ^ "Объективы микроскопа: иммерсионная среда" Мортимера Абрамовица и Майкла У. Дэвидсона, Ресурсный центр по микроскопии Olympus (веб-сайт), 2002.
- ^ Райт, С.Ф., Задразил, И. и Маркидес, К.Н. (2017). «Обзор вариантов выбора твердое тело – жидкость для оптических измерений в однофазной жидкости, двухфазной жидкости – жидкости и многофазных твердых – жидких потоках» . Эксперименты с жидкостями . 58 (9): 108. Bibcode : 2017ExFl ... 58..108W . DOI : 10.1007 / s00348-017-2386-у .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Джон М. Мессинджер и Питер Т. Лэнсбери (1989). «Контроль показателя преломления эпоксидных клеев» . Журнал Американского института охраны природы . 28 (2): 127–136. DOI : 10.2307 / 3179485 . JSTOR 3179485 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )