Numerieke diafragma (NA) is een belangrijke parameter in optica die het oplossend vermogen van lenzen en microscopen beïnvloedt. Het bepaalt het vermogen van een lens om licht te verzamelen en fijne details in een beeld op te lossen. Het begrijpen hoe NA en het effect ervan op optische resolutie te berekenen is essentieel voor het ontwerpen en effectief gebruik van optische systemen.

Wat is Numerieke Apertuur?

Numerieke diafragma is een dimensionless getal dat het bereik van hoeken waarin een systeem licht kan verzamelen kenmerkt. Het wordt gedefinieerd als het product van de brekingsindex van het medium en de sinus van de halve hoek van de maximale lichtkegel gevangen door de lens.

Berekening van de numerieke afwijking

De formule voor de berekening van de NA is:

NA = n × sin(θ)

Waar n de brekingsindex van het medium tussen de lens en het object is, en θ de halve hoek van de lichtkegel die de lens in gaat. Bijvoorbeeld in lucht (n ≈ 1,0), als de maximale hoek θ 30° is, dan NA = 1,0 × sin(30°) = 0,5.

Effect op optische resolutie

Hogere NA-waarden laten lenzen toe om meer licht te verzamelen en fijnere details op te lossen. De resolutielimiet van een optisch systeem kan worden benaderd door het Rayleigh criterium:

Resolutie ≈ 0,61 λ / NA

Waar λ de gebruikte golflengte van licht is. Het verhogen van de NA vermindert de minimale af te lossen afstand, waardoor het systeem beter in staat is om onderscheid te maken tussen dichte objecten.

Samenvatting

  • Numerieke diafragma meet lichtverzamelvermogen.
  • Berekend als NA = n × sin(θ).
  • Hogere NA verbetert resolutie en beeldhelderheid.
  • Resolutie hangt omgekeerd af van NA.