Билет № 15

1. Основные характеристики оптических материалов

Оптические материалы подразделяются на: оптические стекла; оптические ситаллы; оптические кристаллы; оптическую керамику.

Основные характеристики:

1. Механические характеристики:

• Плотность – определяет массу заготовки и ее возможный прогиб под собственным весом;

• Прочность – способность выдерживать нагрузки без разрушения;

• Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела;

• Удельная жесткость – способность материала сопротивляться деформации;

• Фотоупругость – изменение показателя преломления при приложении нагрузок сжатия или растяжения;

2. Тепловые характеристики:

• Температурный коэффициент линейного расширения – изменение линейных размеров и объема детали при отклонении температуры от номинального значения;

• Удельная теплоемкость – количество теплоты, требуемое для нагревания единицы массы материала на один градус;

• Теплопроводность – способность материала передавать тепло от нагретых участков к менее нагреты;

• Термостойкость – способность оптических материалов выдерживать без разрушения резкие перепады температуры;

• Температурная стабильность материала – термодеформация детали при медленно меняющихся тепловых потоках;

3. Оптические характеристики

• Показатель преломления;

• Дисперсия;

• Нормальная – хорошее пропускание в той области спектра, где применяется оптический материал;

• Аномальная – показатель преломления среды уменьшается с увеличением частоты световых колебаний;

• Коэффициент поглощения;

• Коэффициент пропускания;

• Коэффициент отклонения;

2. Основные энергетические величины.

1.Лучистый поток – средняя мощность, переносимая оптическим излучением за время значительно большее периода электромагнитных колебаний.

2.Энергетическая светимость – отношение испускаемого поверхностью полного лучистого потока к площади этой поверхности.

3.Облучённость – это отношение лучистого потока, падающего на какую-либо поверхность, к площади этой поверхности.

4.Энергия излучения

5.Сила излучения – это отношение лучистого потока к телесному углу, в пределах которого он распространяется.

6.Энергетическая яркость – это отношение измеренной в определённом направлении силы излучения к видимой площади излучающей поверхности.

Билет № 16

1. Материалы, используемые в оптике

Оптические материалы подразделяются на: оптические стекла; оптические ситаллы; оптические кристаллы; оптическую керамику.

1. Оптические стекла:

• Стёкла из кварца (наибольшим светопропусканием, особенно для УФ лучей)

• Стёкла из кремния (прозрачны в ИК области, сверхвысокая изотропия, низкая дисперсия)

• Стёкла из германия (высокая твердость, низкая дисперсия, высокая прозрачность к ИК-лучам света)

2. Оптические ситаллы (оксид лития-оксид алюминия-оксид кремния со светочувствительными добавками Аu, Ag, Сu)

Оптические ситаллы – идеальный материал для астрономических зеркал и других оптических деталей, в которых отсутствие изменений линейных размеров и формы поверхности при значительных изменениях температуры имеет важное значение.

3. Оптические кристаллы (хлорид натрия, фторид кальция, сильвин, бромисто-йодистый калий и таллий)

4. Оптическая керамика (Монокристаллические материалы включают ниобат лития (LiNbO3) и танталат лития (LiTaO3))

2. Эквивалентная мощность шумов фотодетекторов или пороговая чувствительность – это среднеквадратичное значение потока излучения, промоделированного по синусоидальному закону, которая создает на выходе детектора напряжение равное среднеквадратичному значению напряжению шумов. При использовании этого параметра нужно знать температуру, полосу пропускания, площадь фоточувствительной площадки.

Рс – среднеквадратичная мощность излучения, приходящаяся на единицу фоточувствительной площадку.

Uш – среднеквадратичное значение напряжение шумов

– Полоса пропускания

единица чувствительной площадки

Для обеспечения вероятности достоверного приема сигнала, равной 0,99, при вероятности регистрации шумового выброса, равной , отношение сигнала к шуму должно составлять . На практике обычно устанавливают , чтобы исключить влияние возможной нестабильности параметров шума и порогового устройства в процессе эксплуатации прибора.

Шумы можно разделить на три группы:

1. Собственные внутренние шумы

2. Шумы схемы

3. Шумы из-за флуктуации излучения (фотонные шумы)