Bu madde, uygun değildir.Eylül 2011) ( |
Bu madde olması gerekenden az içermektedir veya içermemektedir.Aralık 2023) ( |
Değişken indis optiği, kırıcılık indisi kendi içinde değişen merceklerin üretimini ve niteliklerini inceleyen bir bilim dalıdır. Bu mercekler şekilleri üzerinde bir değişiklik yapılmaksızın sıradan küresel merceklerde oluşan aberasyonları giderebilir. Değişken indisli mercekler küresel, eksenel ve açısal kırıcılık derecelerine sahip olabilir.
![image](https://www.wikipedia.tr-tr.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraXBlZGlhLnRyLXRyLm5pbmEuYXovaW1hZ2UvYUhSMGNITTZMeTkxY0d4dllXUXVkMmxyYVcxbFpHbGhMbTl5Wnk5M2FXdHBjR1ZrYVdFdlkyOXRiVzl1Y3k4eUx6SmpMMGR5YVc0dGJHVnVjeTV3Ym1jPS5wbmc=.png)
Doğada
Heterojen merceklerin doğadaki çeşitliliği, çeşitli işlevler oluşturur. Bunların en bariz olanı göz merceğidir. Doğa, hayatta kalmak için gerekli olan optiği giderek artan bir şekilde en uygun hale getirmiştir. Örneğin kartallar çok uzak mesafelerde odaklanıp yüksek çözünürlüklü bir görüntü elde edebilirler. Antilopların görüş açılarının genişliği, onların yırtıcı hayvanları fark etmesine olanak sağlar. İnsanlarda göz merceği hem uzak hem de kısa mesafelerde yüksek çözünürlüklü görüntü ve düşük aberasyon elde edebilir. (Shirk et al, 2006).
Öte yandan göz merceğinin kalitesi yaş ilerledikçe kötüye gitmekle beraber, 40 yaşından sonra gözle görülür etkiler baş göstermeye başlar. Doğadaki maddelerin değişken kırıcılık indis özellikleriyle ilgili bir başka olay ise seraptır. Maddelerin kırıcılık indisi genellikle yoğunlukla arttığından, soğuk havanın kırıcılık indisinin sıcak havanın kırıcılık indisinden daha büyük olduğu gözlemlenir. Bu sebepten dolayı, çölde, soğuk havadan sıcak havaya doğru hareket eden ışık ışınları, ışığın izlediği yolun gözlemciye doğru bükülmesine neden olur ve böylece gözlemcinin cismin yakınlığı hakkında yanılmasına sebep olur. Örneğin, gözlemciye olduğundan daha yakın görünebilir.
Üretim
GRIN mercekleri 2 aşamada tasarlanır. İlk aşamada merceğin özellikleri analitik yöntemlerle hesaplanır. 2. Aşama merceğin tam anlamıyla tasarımını içerir. Merceklerin üretimi söz konusu olduğunda çok önemli 2 özellik ön plana çıkar: gradyentin derinliği ve kırıcılık indisinin mercek boyunca değişiminin büyüklüğü, Δn. Üretim teknikleri arasında başlıca kullanılanlar:
- Nötron Aydınlatması (Sinai, 1971) - Borla zenginleştirilmiş cam nötronlarla bombardıman edilerek bor konsantrasyonunun değişmesi sağlanır.
- Kimyasal Gaz Kireçlenmesi (Keck et al, 1975) - Kırıcılık indisi değişen farklı gazlar kullanılarak üzerinde çalışılan yüzeyin kırıcılık indisi değiştirilir.
- Kısmi Polimerleşme (Moore, 1973) - Değişen yoğunluklarda UV ışınına maruz kalan organik monomerlerin kısmi polimerleşmesi sağlanarak kırıclık indisi değiştirilir.
- İyon Değişimi (Hensler, 1975) - Üzerinde çalışılan camın içinde bulunan sodyum iyonlar lityum gibi iyonlarla değiştirilerek camın kırıclık indisi değiştirilir.
- İyonla Doldurma (Mohr, 1979) - Camın yapısında oluşan boşluklar iyonlarla doldurularak kırıclık indisi değiştirilir.
Tarih
1854’te J.C. Maxwell, uzayın her bölgesini rahatça gözlemleyebilecek şekilde bir kırıcılık indis dağılımına sahip olan bir mercek modeli önerdi. Maxwell’in balıkgözü merceği olarak bilinen bu mercek, küresel bir indis fonksiyonu içerir ve doğal olarak küresel bir şekle sahip olması beklenir. Ancak sadece merceğin yüzeyindeki ve içindeki noktalar keskin bir şekilde görüntülenebildiğinden ve başka herhangi büyük bir cisim için ışık ciddi bozulmalara uğradığından mercek kullanışsız ve onu üretmek de bir o kadar mantıksızdır. 1905’te R.W.Wood kırıcılık indisinin gradyeni eksene açısal uzaklığı ile simetrik olarak değişen jelatin bir silindir kullanarak bir daldırma tekniği kullandı. Bu silindirin disk şeklindeki enine kesitlerinin daha sonraları açısal kırıcılık indisi dağılımına sahip düzlemsel yüzeyler olduğu gösterildi. Wood, daha sonra her ne kadar bu kesitlerin düzlemsel olsa da, kırıcılık indisinin merkezden artarak veya azalarak değişimine göre silindirin ıraksak veya yakınsak karakter gösterebileceğini gösterdi. (Wood, 1905) 1964’te ölümünden sonra basılan R.K. Lunborg’ un kitabında merceğe gelen tüm ışınların merceğin karşı yüzünde bir noktaya odaklandığını keşfettiği yayımlandı. Bu durum merceğin kullanım alanlarını sınırlıyordu, öyle ki bu durumda görünür ışığı odaklamak çok zordu, lakin mikrodalga uygulamalarında kullanılabilineceği düşünüldü.
Teori
Heterojen bir değişken-indis merceğinin kırıcılık indisi ortamın koordinatları x, y, z ye bağlı bir fonksiyonu ile tanımlanabilir.Fermat prensibine göre, bir ortamdaki 2 noktayı arasında hareket eden ışığın path integrali, aynı 2 noktayı bağlayan bir başka eğri üzerindeki path integralle aynı değeri verir. Işığın yol integrali aşağıdaki formülle ifade edilir:
,
Burada n ortamın kırıcılık indisi, S de sözü edilen eğrinin uzunluğudur. Eğer kartezyen koordinat sistemi kullanıldıysa, bu denklem yay uzunluğunda her yöndeki küresel değişimleri de dahil etmesi için aşağıdaki şekilde düzenlenebilir:
denklemde üssü işaretleri d/ds operatörüne karşılık gelmektedir (Marhland, 1978). Işığın yol integrali, ışın aldığı yolun niteliğini tanımlayabilir, ki bu şekilde ileride söz konusu mercek kolayca yeniden üretilebilir.
GRIN merceklerinin kırıcılık indisileri, üretim yöntemlerine göre matematiksel olarak modellenebilir. Örneğin, SELFOC® gibi kırıcılık indisi açısal olarak değişen maddelerle yapılan merceklerin kırıcılık indisleri aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
,
burada nr uzaklığa bağlı kırıcılık indisi, r, optik eksenden uzaklığı; no optik eksenin tasarlanmış kırıcılık indisini ve A pozitif bir sabiti belirtmektedir.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- Flores-Arias M T, Bao C, Castelo A, Perez M V, Gomez-Reino C, (2006). Optics Communications 266, 490-494
- Hecht, Eugene (1987). Optics, 2nd ed., Addison Wesley, .
- Hensler J R, "Method of Producing a Refractive Index Gradient in Glass," U.S. Patent 3,873,408 (25 Mar. 1975).
- Keck D B and Olshansky R, "Optical Waveguide Having Optimal Index Gradient," U.S. Patent 3,904,268 (9 Sept. 1975).
- Luneberg R K, (1964). Mathematical Theory of Optics. Univ. of California Press, Berkeley.
- Marchand E W (1976). J. Opt. Soc. Amer. 66, 1326.
- Marchand E W (1978). Gradient Index Optics. New York Academic Press.
- Maxwell, J.C. (1854). Cambridge and Dublin Math. J. 8, 188
- Mohr R K, Wilder J A, Macedo P B, and Gupta P K, in Digest of Topical Meeting on Gradient- index Optical Imaging Systems (Optical Society of America, Washington, D.C., 1979), paper WAL.
- Moore, D.T. (1980). Applied Optics. 19, 1035-1038
- Moore R S, "Plastic Optical Element Having Refractive Index Gradient," U.S. Patent 3,718,383 (Feb. 1973).
- Shirk J.S, Sandrock M, Scribner D, Fleet E, Stroman R, Baer E, Hilter A. (2006) NRL Review pp 53–61
- Sinai P, (1970). Applied Optics. 10, 99-104
- Wood, R.W. (1905). Physical Optics, p. 71. Macmillan, New York.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu madde Vikipedi bicem el kitabina uygun degildir Maddeyi Vikipedi standartlarina uygun bicimde duzenleyerek Vikipedi ye katkida bulunabilirsiniz Gerekli duzenleme yapilmadan bu sablon kaldirilmamalidir Eylul 2011 Bu madde olmasi gerekenden az ic baglanti icermektedir veya hic icermemektedir Lutfen bu sayfadan ilgili maddelere ic baglanti vermeye calisin Aralik 2023 Degisken indis optigi kiricilik indisi kendi icinde degisen merceklerin uretimini ve niteliklerini inceleyen bir bilim dalidir Bu mercekler sekilleri uzerinde bir degisiklik yapilmaksizin siradan kuresel merceklerde olusan aberasyonlari giderebilir Degisken indisli mercekler kuresel eksenel ve acisal kiricilik derecelerine sahip olabilir Kiricilik indisi n in x e bagli parabolik olarak degistigi bir degisken indis mercegi Mercek isigi siradan bir ince kenarli mercek gibi odakliyor DogadaHeterojen merceklerin dogadaki cesitliligi cesitli islevler olusturur Bunlarin en bariz olani goz mercegidir Doga hayatta kalmak icin gerekli olan optigi giderek artan bir sekilde en uygun hale getirmistir Ornegin kartallar cok uzak mesafelerde odaklanip yuksek cozunurluklu bir goruntu elde edebilirler Antiloplarin gorus acilarinin genisligi onlarin yirtici hayvanlari fark etmesine olanak saglar Insanlarda goz mercegi hem uzak hem de kisa mesafelerde yuksek cozunurluklu goruntu ve dusuk aberasyon elde edebilir Shirk et al 2006 Ote yandan goz merceginin kalitesi yas ilerledikce kotuye gitmekle beraber 40 yasindan sonra gozle gorulur etkiler bas gostermeye baslar Dogadaki maddelerin degisken kiricilik indis ozellikleriyle ilgili bir baska olay ise seraptir Maddelerin kiricilik indisi genellikle yogunlukla arttigindan soguk havanin kiricilik indisinin sicak havanin kiricilik indisinden daha buyuk oldugu gozlemlenir Bu sebepten dolayi colde soguk havadan sicak havaya dogru hareket eden isik isinlari isigin izledigi yolun gozlemciye dogru bukulmesine neden olur ve boylece gozlemcinin cismin yakinligi hakkinda yanilmasina sebep olur Ornegin gozlemciye oldugundan daha yakin gorunebilir UretimGRIN mercekleri 2 asamada tasarlanir Ilk asamada mercegin ozellikleri analitik yontemlerle hesaplanir 2 Asama mercegin tam anlamiyla tasarimini icerir Merceklerin uretimi soz konusu oldugunda cok onemli 2 ozellik on plana cikar gradyentin derinligi ve kiricilik indisinin mercek boyunca degisiminin buyuklugu Dn Uretim teknikleri arasinda baslica kullanilanlar Notron Aydinlatmasi Sinai 1971 Borla zenginlestirilmis cam notronlarla bombardiman edilerek bor konsantrasyonunun degismesi saglanir Kimyasal Gaz Kireclenmesi Keck et al 1975 Kiricilik indisi degisen farkli gazlar kullanilarak uzerinde calisilan yuzeyin kiricilik indisi degistirilir Kismi Polimerlesme Moore 1973 Degisen yogunluklarda UV isinina maruz kalan organik monomerlerin kismi polimerlesmesi saglanarak kiriclik indisi degistirilir Iyon Degisimi Hensler 1975 Uzerinde calisilan camin icinde bulunan sodyum iyonlar lityum gibi iyonlarla degistirilerek camin kiriclik indisi degistirilir Iyonla Doldurma Mohr 1979 Camin yapisinda olusan bosluklar iyonlarla doldurularak kiriclik indisi degistirilir Tarih1854 te J C Maxwell uzayin her bolgesini rahatca gozlemleyebilecek sekilde bir kiricilik indis dagilimina sahip olan bir mercek modeli onerdi Maxwell in balikgozu mercegi olarak bilinen bu mercek kuresel bir indis fonksiyonu icerir ve dogal olarak kuresel bir sekle sahip olmasi beklenir Ancak sadece mercegin yuzeyindeki ve icindeki noktalar keskin bir sekilde goruntulenebildiginden ve baska herhangi buyuk bir cisim icin isik ciddi bozulmalara ugradigindan mercek kullanissiz ve onu uretmek de bir o kadar mantiksizdir 1905 te R W Wood kiricilik indisinin gradyeni eksene acisal uzakligi ile simetrik olarak degisen jelatin bir silindir kullanarak bir daldirma teknigi kullandi Bu silindirin disk seklindeki enine kesitlerinin daha sonralari acisal kiricilik indisi dagilimina sahip duzlemsel yuzeyler oldugu gosterildi Wood daha sonra her ne kadar bu kesitlerin duzlemsel olsa da kiricilik indisinin merkezden artarak veya azalarak degisimine gore silindirin iraksak veya yakinsak karakter gosterebilecegini gosterdi Wood 1905 1964 te olumunden sonra basilan R K Lunborg un kitabinda mercege gelen tum isinlarin mercegin karsi yuzunde bir noktaya odaklandigini kesfettigi yayimlandi Bu durum mercegin kullanim alanlarini sinirliyordu oyle ki bu durumda gorunur isigi odaklamak cok zordu lakin mikrodalga uygulamalarinda kullanilabilinecegi dusunuldu TeoriHeterojen bir degisken indis merceginin kiricilik indisi ortamin koordinatlari x y z ye bagli bir n f x y z displaystyle n f x y z fonksiyonu ile tanimlanabilir Fermat prensibine gore bir ortamdaki 2 noktayi arasinda hareket eden isigin path integrali ayni 2 noktayi baglayan bir baska egri uzerindeki path integralle ayni degeri verir Isigin yol integrali asagidaki formulle ifade edilir L SoSnds displaystyle L int S o S n ds Burada n ortamin kiricilik indisi S de sozu edilen egrinin uzunlugudur Eger kartezyen koordinat sistemi kullanildiysa bu denklem yay uzunlugunda her yondeki kuresel degisimleri de dahil etmesi icin asagidaki sekilde duzenlenebilir L SoSn x y z x 2 y 2 z 2ds displaystyle L int S o S n x y z sqrt x 2 y 2 z 2 ds denklemde ussu isaretleri d ds operatorune karsilik gelmektedir Marhland 1978 Isigin yol integrali isin aldigi yolun niteligini tanimlayabilir ki bu sekilde ileride soz konusu mercek kolayca yeniden uretilebilir GRIN merceklerinin kiricilik indisileri uretim yontemlerine gore matematiksel olarak modellenebilir Ornegin SELFOC gibi kiricilik indisi acisal olarak degisen maddelerle yapilan merceklerin kiricilik indisleri asagidaki gibi ifade edilebilir nr no 1 Ar22 displaystyle n r n o left 1 frac Ar 2 2 right burada nr uzakliga bagli kiricilik indisi r optik eksenden uzakligi no optik eksenin tasarlanmis kiricilik indisini ve A pozitif bir sabiti belirtmektedir Ayrica bakinizKaynakcaFlores Arias M T Bao C Castelo A Perez M V Gomez Reino C 2006 Optics Communications 266 490 494 Hecht Eugene 1987 Optics 2nd ed Addison Wesley ISBN 0 201 11609 X Hensler J R Method of Producing a Refractive Index Gradient in Glass U S Patent 3 873 408 25 Mar 1975 Keck D B and Olshansky R Optical Waveguide Having Optimal Index Gradient U S Patent 3 904 268 9 Sept 1975 Luneberg R K 1964 Mathematical Theory of Optics Univ of California Press Berkeley Marchand E W 1976 J Opt Soc Amer 66 1326 Marchand E W 1978 Gradient Index Optics New York Academic Press Maxwell J C 1854 Cambridge and Dublin Math J 8 188 Mohr R K Wilder J A Macedo P B and Gupta P K in Digest of Topical Meeting on Gradient index Optical Imaging Systems Optical Society of America Washington D C 1979 paper WAL Moore D T 1980 Applied Optics 19 1035 1038 Moore R S Plastic Optical Element Having Refractive Index Gradient U S Patent 3 718 383 Feb 1973 Shirk J S Sandrock M Scribner D Fleet E Stroman R Baer E Hilter A 2006 NRL Review pp 53 61 Sinai P 1970 Applied Optics 10 99 104 Wood R W 1905 Physical Optics p 71 Macmillan New York