Kollimerad stråle

maj 15, 2021
admin

LasersEdit

Laserljus från gas- eller kristalllasrar är starkt kollimerat eftersom det bildas i en optisk kavitet mellan två parallella speglar som begränsar ljuset till en bana som är vinkelrät mot speglarnas ytor. I praktiken kan gaslasrar använda konkava speglar, platta speglar eller en kombination av båda. Divergensen hos högkvalitativa laserstrålar är vanligtvis mindre än 1 milliradian (3,4 bågminuter) och kan vara mycket mindre för strålar med stor diameter. Laserdioder avger mindre kollimerat ljus på grund av sin korta kavitet, och för högre kollimation krävs därför en kollimatorlins.

SynkrotronljusRedigera

Synkrotronljus är mycket väl kollimerat. Det produceras genom att relativistiska elektroner (dvs. de som rör sig med relativistiska hastigheter) böjs runt en cirkulär bana. När elektronerna har relativistiska hastigheter är den resulterande strålningen mycket kollimerad, ett resultat som inte uppstår vid lägre hastigheter.

Avlägsna källorEdit

Ljuset från stjärnor (andra än solen) anländer till jorden exakt kollimerat, eftersom stjärnorna är så långt borta att de inte uppvisar någon påvisbar vinkelstorlek. På grund av brytning och turbulens i jordens atmosfär anländer dock stjärnljuset något okolimiterat till jorden med en skenbar vinkeldiameter på cirka 0,4 bågsekunder. Direkta ljusstrålar från solen anländer till jorden okolimiterade med en halv grad, vilket är solens vinkeldiameter sett från jorden. Under en solförmörkelse blir solens ljus alltmer kollimerat när den synliga ytan krymper till en tunn halvmåne och slutligen till en liten punkt, vilket ger upphov till tydliga skuggor och skuggband.

Linser och speglarRedigera

Ett exempel på en optisk kollimatorlins.

En perfekt parabolisk spegel kommer att föra parallella strålar till fokus i en enda punkt. Omvänt kommer en punktkälla i fokus för en parabolspegel att producera en stråle av kollimerat ljus som skapar en kollimator. Eftersom källan måste vara liten kan ett sådant optiskt system inte producera mycket optisk effekt. Sfäriska speglar är lättare att tillverka än parabolspeglar och de används ofta för att producera ungefärligt kollimerat ljus. Många typer av linser kan också producera kollimerat ljus från punktliknande källor.

Visningssystem i flygsimulatorer som använder kollimerat ljusRedigera

Diagram över ett visningssystem med kollimerat ljus, sett från sidan av en flygsimulator

Denna princip används i fullfjädrade flygsimulatorer (FFS), som har särskilt utformade system för att visa bilder av Out-The-Window (OTW)-scenen för piloterna i den replikerade flygplanskabinen.

I flygplan där två piloter sitter sida vid sida skulle den ena piloten, om OTW-bilden projicerades framför piloterna på en skärm, se den korrekta vyn men den andra piloten skulle se en vyn där vissa objekt i scenen skulle vara i felaktiga vinklar.

För att undvika detta används kollimerad optik i simulatorns visuella visningssystem så att OTW-scenen ses av båda piloterna i ett avlägset fokus i stället för på fokalavståndet för en projektionsskärm. Detta uppnås genom ett optiskt system som gör det möjligt för piloterna att se bilderna i en spegel som har en vertikal krökning, och krökningen gör det möjligt för båda piloterna att se bilden i ett avlägset fokus, och de ser då i stort sett samma OTW-scen utan några förvrängningar. Eftersom ljuset som anländer till båda piloternas ögonpunkt kommer från olika vinklar till piloternas synfält på grund av olika projektionssystem som är placerade i en halvcirkel ovanför piloterna, kan hela visningssystemet inte betraktas som en kollimerad visning, utan som ett visningssystem som använder kollimerat ljus.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.