Optics è una scienza semplice . Luce opera secondo regole semplici e interagisce con materiali e modifiche . La complessità di ottica sorge a causa della infinita varietà possibile nelle interazioni della luce e della materia e il numero delle proprietà della luce che possono essere manipolati . Per affrontare la complessità , gli scienziati hanno sviluppato una serie di concetti per semplificare il loro lavoro . Uno di questi concetti è chiamato il volume focale , ed è abbastanza facile da calcolare. È necessario scegliere il diametro che corrisponde alle vostre esigenze , qualcosa come la dimensione di un singolo rivelatore a pixel , o il diametro in cui un laser è abbastanza luminoso per fare un lustro fluoroforo . Istruzioni
1

Calcolare il numero F (spesso scritta "F /# " ) del sistema dividendo il diametro per la lunghezza focale . Come esempio , si supponga che hai un obiettivo di lunghezza focale 100 millimetri con un diametro di 40 mm. L' F /# è 100/40 = 2,5 , che è spesso scritto come F/2.5 .
2

Calcolare la dimensione del punto a diffrazione limitata del sistema come 2,44 x F /# x lunghezza d'onda. Per la luce visibile , si può prendere la lunghezza d'onda di 550 nanometri essere , che è 550 x 10 ^ -6 millimetri . Così il sistema di esempio ha una dimensione diffrazione limitata loco delle

2.44 x 2.5 x 550 x 10 ^ -6 = 3,4 x 10 ^ -3 mm.
3

Trova l'angolo al quale la lente curva la luce . La luce proveniente da un bordo della lente è piegato ad angolo per attraversare l'asse ottico della lente ad una distanza di una lunghezza focale di distanza . Matematicamente , che il comportamento è espresso dall'equazione

tangente ( angolo) = lunghezza diameter/2/focal = 1 /( 2 x F /# ) .
4

Calcolare la lunghezza del triangolo con un angolo definito dalla fase precedente e il lato uguale al raggio del punto a diffrazione limitata . La lunghezza di questo triangolo è dato da

lunghezza = ( 1.22 x lambda x F /# ) /tan ( angolo) ; sostituendo l'espressione in precedenza per tan (angolo )

lunghezza = ( 1.22 x lambda x F /# ) /( 1 /( 2 x F /# ) )

lunghezza = ( 2.44 x lambda x ( F /# ) ^ 2 ) .
5

Moltiplicare l'area della macchia si è scelto di 2 volte la lunghezza del triangolo calcolata nel passo precedente . Per il problema esempio, in forma di equazione , questo è
volumi

pi = x ( 1.22 x lambda x F /# ) ^ 2 x 2 x 2,44 x ( lambda x ( F /#) ^ 2 )
Volume

= pi x 1,22 ^ 2 x 2 x 2,44 x ( 550 x 10 ^ -6 ) ^ 3 x ( 2,5 ) ^ 4
volume di

= 1,5 x 10 ^ -7 mm ^ 3 .