Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Барлық бір бағыттағы жарық
Light all pointing in the same direction
Коллимацияланған жарық немесе басқа электромагниттік сәулелердің сәулелері параллель болып келеді, сондықтан тарағанда минималды түрде таралады. Лазер – мұның классикалық мысалы. Кез келген дивергенциясы жоқ, толық коллимацияланған жарық сәулесі қашықтықпен шашырамауы керек. Дегенмен, дифракция мұндай сәулені жасауға кедерес жасайды. Жарықты бірнеше әдіспен, мысалы, коллиматор арқылы шамамен коллимациялауға болады. Толық коллимацияланған жарық кейде шексіздікке фокусталады делінеді. Осылайша, нүктелік көзден қашықтық артқан сайын, сфералық толқындар тегістеліп, жазық толқындарға жақындап, олар толық коллимацияланған болады. Электромагниттік сәулеленудің басқа түрлерін де коллимациялауға болады. Радиологияда рентген сәулелері пациент тінінің сәулеленген көлемін азайту және рентген суретінің сапасын төмендететін ("пленкада тұман") шашыраған фотондарды жою үшін коллимацияланады. Сцинтиграфияда гамма-сәуле коллиматоры детектор алдында қолданылады, бұл тек бетке перпендикуляр фотондарды анықтауға мүмкіндік береді. Коллимацияланған термині бөлшектер сәулелеріне де қолданылуы мүмкін – коллимацияланған бөлшектер сәулесі, онда әдетте жоғары тығыздықты материалдардан (мысалы, қорғасын, висмут қорытпалары және т.б.) жасалған қорғаныш блоктары қажетті алға бағытқа бұрылған бөлшектерді сіңіру немесе тоқтату үшін қолданылады, әсіресе мұндай сіңіретін коллиматорлар тізбегі. Бұл бөлшектерді коллимациялау әдісі үнемі қолданылады және әлемдегі барлық бөлшектерді үдеткіш кешенінде кеңінен таралған. Осы алға бағытталған коллимациялық эффектіні қамтамасыз ететін, аз зерттелген қосымша әдіс, егер қажетті реакциялар кез келген эксперименттік қолданысқа еңгізілген болса, стратегиялық ядролық поляризацияны (ядролардың магниттік поляризациясы) қолдануға болады.
A collimated beam of light or other electromagnetic radiation has parallel rays, and therefore will spread minimally as it propagates. A laser is an archetypical example. A perfectly collimated light beam, with no divergence, would not disperse with distance. However, diffraction prevents the creation of any such beam. Light can be approximately collimated by a number of processes, for instance by means of a collimator. Perfectly collimated light is sometimes said to be focused at infinity. Thus, as the distance from a point source increases, the spherical wavefronts become flatter and closer to plane waves, which are perfectly collimated. Other forms of electromagnetic radiation can also be collimated. In radiology, X rays are collimated to reduce the volume of the patient's tissue that is irradiated, and to remove stray photons that reduce the quality of the x ray image ("film fog"). In scintigraphy, a gamma ray collimator is used in front of a detector to allow only photons perpendicular to the surface to be detected. The term collimated may also be applied to particle beams – a collimated particle beam – where typically shielding blocks of high density materials (such as lead, bismuth alloys, etc.) may be used to absorb or block peripheral particles from a desired forward direction, especially a sequence of such absorbing collimators. This method of particle collimation is routinely deployed and is ubiquitous in every particle accelerator complex in the world. An additional method enabling this same forward collimation effect, less well studied, may deploy strategic nuclear polarization (magnetic polarization of nuclei) if the requisite reactions are designed into any given experimental applications.
Этимология
"Коллимат" сөзі латын тіліндегі collimare етістігінен туындаған, ол collineare сөзін дұрыс оқымаудың нәтижесінде пайда болды, "түзу сызық бойынша бағыттау".
The word "collimate" comes from the Latin verb collimare, which originated in a misreading of collineare, "to direct in a straight line".
Лазерлер
Газ немесе кристалдық лазерлерден шыққан лазерлік жарық жоғары дәрежеде коллимацияланған, себебі ол жарықты айна беттеріне перпендикуляр бағытқа шектейтін екі параллель айна арасындағы оптикалық қуыста қалыптасады. Іс жүзінде, газ лазерлері дөңес айналарды, жалпақ айналарды немесе олардың комбинациясын пайдалана алады. Жоғары сапалы лазерлік сәулелердің дивергенциясы көбінесе 1 миллирадианнан (3,4 доға минуты) кем болады, ал үлкен диаметрлі сәулелер үшін одан да аз болуы мүмкін. Лазерлік диодтардың қуысы қысқа болғандықтан, олар аз коллимацияланған жарық шығарады, сондықтан жоғары коллимацияға коллимациялық линза қажет.
Laser light from gas or crystal lasers is highly collimated because it is formed in an optical cavity between two parallel mirrors which constrain the light to a path perpendicular to the surfaces of the mirrors. In practice, gas lasers can use concave mirrors, flat mirrors, or a combination of both. The divergence of high quality laser beams is commonly less than 1 milliradian (3.4 arcmin), and can be much less for large diameter beams. Laser diodes emit less collimated light due to their short cavity, and therefore higher collimation requires a collimating lens.
Синхротрондық жарық
Синхротрондық жарық өте жақсы коллимацияланған. Ол релятивистік электрондарды (яғни, жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын) дөңгелек траекторияда бұру арқылы туындайды. Электрондар релятивистік жылдамдыққа ие болғанда, пайда болатын сәулелену жоғары дәрежеде коллимацияланады, бұл төмен жылдамдықтарда байқалмайды.
Synchrotron light is very well collimated. It is produced by bending relativistic electrons (i. e. those moving at relativistic speeds) around a circular track. When the electrons are at relativistic speeds, the resulting radiation is highly collimated, a result which does not occur at lower speeds.
Қашықтағы көздер
Жұлдыздардың (күннен басқа) жарығы Жерге нақты коллимацияланған күйде жетеді, себебі жұлдыздар тым алыс болғандықтан, олардың анықталатын бұрыштық мөлшері болмайды. Дегенмен, Жер атмосферасындағы дифракция мен турбуленттілік салдарынан, жұлдыз жарығы жерге 0,4 доға секундтық бұрыштық диаметрмен сәл коллимацияланбаған күйде жетеді. Күннен тікелей келетін жарық сәулелері Жерге жарты градусқа коллимацияланбаған күйде жетеді, бұл Жерден көрінетін Күннің бұрыштық диаметрі болып табылады. Күн тұтылуы кезінде Күннің жарығы көрінетін беті тар жарты ай пішініне дейін тарылып, соңында кішкентай нүктеге дейін қысқарғанда, анық көлеңкелер мен көлеңке жолақтары пайда болады.
The light from stars (other than the Sun) arrives at Earth precisely collimated, because stars are so far away they present no detectable angular size. However, due to refraction and turbulence in the Earth's atmosphere, starlight arrives slightly uncollimated at the ground with an apparent angular diameter of about 0.4 arcseconds. Direct rays of light from the Sun arrive at the Earth uncollimated by one half degree, this being the angular diameter of the Sun as seen from Earth. During a solar eclipse, the Sun's light becomes increasingly collimated as the visible surface shrinks to a thin crescent and ultimately a small point, producing the phenomena of distinct shadows and shadow bands.
Линзалар мен айналар
Параболалық айна параллель сәулелерді бір нүктеде фокусқа келтіреді. Керісінше, параболалық айнаның фокусындағы нүктелік көз коллиматор жасау үшін параллель жарық сәулесін тудырады. Көздің кішкентай болуы керек болғандықтан, мұндай оптикалық жүйе көп қуатты жарық шығара алмайды. Сфералық айналарды жасау параболалық айналарға қарағанда оңайырақ, сондықтан олар көбінесе шамамен параллель жарық шығару үшін қолданылады. Көптеген түрлі линзалар да нүктелік көздерден параллель жарық шығара алады.
A perfect parabolic mirror will bring parallel rays to a focus at a single point. Conversely, a point source at the focus of a parabolic mirror will produce a beam of collimated light creating a collimator. Since the source needs to be small, such an optical system cannot produce much optical power. Spherical mirrors are easier to make than parabolic mirrors and they are often used to produce approximately collimated light. Many types of lenses can also produce collimated light from point like sources.
Ұшу симуляторларында коллимациялық жарық пайдаланатын дисплей жүйесі
Бұл принцип толық ұшу тренажерлерінде (FFS) қолданылады, олар пилоттарға ұшақтың дәл көшірмесінен жасалған кабинасында терезеден тыс (OTW) көріністі көрсету үшін арнайы жобаланған жүйелермен жабдықталған. Егер екі пилот қатар отырса, OTW суреті экранда көрсетілсе, бір пилот дұрыс көріністі көреді, ал екіншісі көріністегі кейбір объектілердің бұрыштары бұрыс болып көрінеді. Мұны болдырмау үшін симулятордың визуалды көрсету жүйесінде коллимацияланған оптика қолданылады, соның арқасында екі пилот та OTW көрінісін проекциялық экранның фокустық қашықтығында емес, алыс нүктеде көреді. Бұл тік қисықтығы бар айнада суретті көруге мүмкіндік беретін оптикалық жүйе арқылы іске асырылады, қисықтық екі пилотқа да суретті алыстан көруге мүмкіндік береді, нәтижесінде олар бұрмалаусыз дерлік бірдей OTW көрінісін көреді. Пилоттардың үстіндегі жартылай шеңберде орналасқан әртүрлі проекциялық жүйелердің салдарынан екі пилоттың көздеріне түсетін жарық көру өрісіне әртүрлі бұрыштардан келеді, сондықтан бүкіл дисплей жүйесін толық коллимацияланған дисплей деп қарастыруға болмайды, бірақ коллимацияланған жарықты пайдаланатын дисплей жүйесі деп айтуға болады.
This principle is used in full flight simulators (FFS), that have specially designed systems for displaying imagery of the Out The Window (OTW) scene to the pilots in the replica aircraft cockpit. In aircraft where two pilots are seated side by side, if the OTW imagery were projected in front of the pilots on a screen, one pilot would see the correct view but the other would see a view where some objects in the scene would be at incorrect angles. To avoid this, collimated optics are used in the simulator visual display system so that the OTW scene is seen by both pilots at a distant focus rather than at the focal distance of a projection screen. This is achieved through an optical system that allows the imagery to be seen by the pilots in a mirror that has a vertical curvature, the curvature enabling the image to be seen at a distant focus by both pilots, who then see essentially the same OTW scene without any distortions. Since the light arriving at the eye point of both pilots is from different angles to the field of view of the pilots due to different projection systems arranged in a semi circle above the pilots, the entire display system cannot be considered a collimated display, but a display system that uses collimated light.
Коллимация және деколлимация
"Коллимация" – құралдағы барлық оптикалық элементтердің жобаланған оптикалық осьте орналасуын білдіреді. Сондай-ақ, ол оптикалық құралдың барлық элементтерін осы жобаланған оське (түзу және параллель) келтіру процесін де білдіреді. Бинокльдердің дұрыс реттелуі – бұл 3 осьті коллимация, яғни стереоскопиялық көруді қамтамасыз ететін екі оптикалық ось, түрлі интерпупиллярлық қашықтықтарды таңдауға арналған біліктің осьтеріне параллель етіп келтіріледі. Телескоптарға қатысты, бұл термин әрбір оптикалық компоненттің оптикалық осі ортаға келтіріліп, параллель болуын білдіреді, сонда ғана окулярдан коллимацияланған жарық шығады. Көптеген әуесқойлық рефлекторлы телескоптарды оңтайлы өнімділікті сақтау үшін бірнеше жылда бір рет қайтадан коллимациялау қажет. Бұл қарапайым визуалды әдістермен, мысалы, окулярсыз оптикалық құрастырмаға қарап, компоненттердің тізбектеліп орналасқанына көз жеткізу арқылы, Чешир окуляры немесе қарапайым лазерлік коллиматор немесе автоколлиматор көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін. Коллимацияны кесетін интерферометрді пайдалану арқылы да тексеруге болады, ол көбінесе лазерлік коллимацияны тексеру үшін қолданылады. "Декколимация" – сәуленің ең аз сәулелену бұрышымен параллельдіктен ауытқуына немесе жиналуына себеп болатын кез келген механизм немесе процесс. Деколлимация жүйелік себептермен қасақана жасалуы мүмкін, немесе сыну көрсеткішінің біркелкі болмауы, жабылу, шашырау, бұрылу, дифракция, шағылысу және сыну сияқты көптеген факторларға байланысты туындауы мүмкін. Радио, радар, сонар және оптикалық байланыс сияқты көптеген жүйелерді толыққанды қарастыру үшін деколлимацияны ескеру қажет.
"Collimation" refers to all the optical elements in an instrument being on their designed optical axis. It also refers to the process of adjusting an optical instrument so that all its elements are on that designed axis (in line and parallel). The unconditional aligning of binoculars is a 3 axis collimation, meaning both optical axis that provide stereoscopic vision are aligned parallel with the axis of the hinge used to select various interpupillary distance settings. With regards to a telescope, the term refers to the fact that the optical axis of each optical component should be centered and parallel, so that collimated light emerges from the eyepiece. Most amateur reflector telescopes need to be re collimated every few years to maintain optimum performance. This can be done by simple visual methods such as looking down the optical assembly with no eyepiece to make sure the components are lined up, by using a Cheshire eyepiece, or with the assistance of a simple laser collimator or autocollimator. Collimation can also be tested using a shearing interferometer, which is often used to test laser collimation. "Decollimation" is any mechanism or process which causes a beam with the minimum possible ray divergence to diverge or converge from parallelism. Decollimation may be deliberate for systems reasons, or may be caused by many factors, such as refractive index inhomogeneities, occlusions, scattering, deflection, diffraction, reflection, and refraction. Decollimation must be accounted for to fully treat many systems such as radio, radar, sonar, and optical communications.