Długość ścieżki optycznej - Optical path length

W optyce , długość ścieżki optycznej ( NPG ) lub odległość optyczny w środowisku jednorodnym jest produktem geometrycznej długości na drodze optycznej , a następnie światła i współczynnik załamania światła w ośrodku , przez którą promień światła rozchodzi; w przypadku ośrodków niejednorodnych powyższy iloczyn uogólnia się jako całkę. W wielu podręcznikach symbolicznie zapisuje się go jako Λ . Różnica w OPL między dwiema ścieżkami jest często nazywana różnicą ścieżki optycznej ( OPD ). OPL i OPD są ważne, ponieważ określają fazę światła i zarządzają interferencją i dyfrakcją światła podczas jego propagacji.

Sformułowanie

W ośrodku o stałym współczynniku załamania, n , OPL dla ścieżki o długości geometrycznej s wynosi tylko

${\ Displaystyle \ operatorname {OPL} = ns. \,}$

Jeśli współczynnik załamania zmienia się wzdłuż ścieżki, OPL jest dana przez całkę krzywoliniową

${\ Displaystyle \ operatorname {OPL} = \ int _ {C} n \ operatorname {d} s \ quad}$

gdzie n jest lokalnym współczynnikiem załamania światła w funkcji odległości wzdłuż ścieżki C .

Fala elektromagnetyczna propagacji wzdłuż toru C ma przesunięcie fazowe nad C, jak to było ścieżki propagacji w próżni , której długość jest równa optycznej długości drogi C . Tak więc, jeśli fala przechodzi przez kilka różnych mediów, długość ścieżki optycznej każdego medium może być dodana, aby znaleźć całkowitą długość ścieżki optycznej. Różnicę ścieżek optycznych pomiędzy ścieżkami obieranymi przez dwie identyczne fale można następnie wykorzystać do znalezienia zmiany fazy. Wreszcie, wykorzystując zmianę fazy, można obliczyć interferencję między dwiema falami.

Zasada Fermata mówi, że światło obrane między dwoma punktami jest ścieżką o minimalnej długości drogi optycznej.

Różnica ścieżki optycznej

OPD odpowiada przesunięciu fazowemu, któremu podlega światło emitowane z dwóch uprzednio spójnych źródeł po przejściu przez ośrodki o różnych współczynnikach załamania . Na przykład fala przechodząca przez powietrze będzie wydawała się przebyć krótszą odległość niż identyczna fala w szkle. To dlatego, że źródło w szkle doświadczyła mniejszą liczbę długości fal z powodu wyższego współczynnika załamania światła w szkle .

OPD można obliczyć z następującego równania:

${\displaystyle \mathrm {OPD} =d_{1}n_{1}-d_{2}n_{2}}$

gdzie d ₁ i d ₂ są odległościami promienia przechodzącego przez ośrodek 1 lub 2, n ₁ jest większym współczynnikiem załamania światła (np. szkło), a n ₂ jest mniejszym współczynnikiem załamania (np. powietrze).

Zobacz też

• Masa powietrza (astronomia)
• Optyka Lagrange'a
• Optyka hamiltonowska
• Zasada Fermata
• Głębia optyczna

Bibliografia

•  Ten artykuł zawiera  materiał z domeny publicznej z dokumentu General Services Administration : „Federal Standard 1037C” .(na poparcie MIL-STD-188 )
• Jenkins, F.; Biały, H. (1976).Podstawy optyki(wyd. 4). McGraw-Hill. Numer ISBN 0-07-032330-5.