Числовая апертура объектива

Звучит так, как будто вы не «заполнили» линзу должным образом. Бесконечный сопряженный объектив микроскопа, например, имеет заданную числовую апертуру, когда он приводится в действие коллимированным лучом с заданной шириной луча и аподизацией (т.е. гауссовой, равномерной или т.д.) . Смотрите мой рисунок ниже:

откуда вы можете понять фундаментальную взаимосвязь

так что вы можете видеть, что ваша измеренная числовая апертура будет пропорциональна ширине входного луча. Таким образом, производитель может предвидеть ширину входного луча$W$, в то время как вы, возможно, только даете это$W_0$: результат очевиден из рисунка.

Некоторые современные объективы действительно имеют очень широкую ширину луча: это обеспечивает очень большие рабочие и фокусные расстояния при достижении высокой числовой апертуры. В зависимости от вашего лазера ширина вашего луча может быть меньше миллиметра (я бы сказал, что это более чем вероятно), тогда как я думаю, что Zeiss и Olympus используют ширину луча около 6 мм, а Nikkon даже отказался от стандартного «Королевского винта». (резьба RMS Королевского микроскопического общества), которые более 100 лет используются в качестве стандарта для крепления объективов на турелях микроскопов, и вместо этого выбраны для использования гораздо больших отверстий, и я думаю, что их ширина луча может приближаться к 12 мм.

В противном случае простое измерение числовой апертуры, как у вас, в целом не имеет смысла, даже если вы заполняете объектив до тех пор, пока не сможете получить больше света, т.е. виньетирование ограничивает ширину входного луча . Производители НЕ имеют в виду, что синус угла выходного светового конуса является числовой апертурой, когда вход заполняет все доступное пространство. Они имеют в виду, что их цели будут достигать номинальных характеристик аберрации, когда они заполнены таким образом, что выходной световой конус соответствует указанной NA.. На практике вы часто можете заполнить объектив намного больше, чем его номинальная ширина луча, поэтому, если вы измеряете числовую апертуру, заполняя до тех пор, пока не увидите виньетирование, вы можете получить слишком высокое значение. Да, объектив может выдавать эту высокую числовую апертуру, но это не будет иметь смысла для изображения, потому что в этом случае характеристики аберрации будут дерьмовыми.

Вы также должны быть очень осторожны при измерениях числовой апертуры с помощью лазеров, потому что они излучают гауссовы лучи, в то время как производители обычно говорят о своих спецификациях с равномерно аподизированным лучом. Если вы используете гауссовский луч, рассчитывайте числовые апертуры с помощью$1/e^2$ширина луча, т.е. диаметр луча, где его интенсивность упала до$1/e^2$его пика, осевой интенсивности.