Применение полного внутреннего отражения для повышения лучевой стойкости магнитооптических вентилей

Таким образом, при работе вентилей [1, 2, 3] в условиях воздей­ствия на него оптической помехи большой мощности не имеет никакого значения снижение параметров магнитооптического ротатора 8 из-за его нагревания, так как в данном случае он только пропускает через себя излучение помехи, а увод помехи в сторону от оптической оси осуществляется диафрагмой 3.

Определим, каким условиям в вентиле [3] должен удовлетворять угол j между опти­че­ской осью и образующей конуса, чтобы для обратного луча выполнялось условие полного внутреннего отражения.

Очевидно, что если для луча АВС (рис. 2 и 3) выполняется условие полного внутреннего отражения, то это условие будет заведомо выполняться для всех других лучей, входящих в состав обратного луча, так как луч АВС имеет минимальный угол падения на поверхность О'СО".

Вначале определим, под каким углом луч АВ падает на поверхность прозрачной пластины. Для этого обратимся к рис. 3, где приняты следующие обозначения: R - радиус апертуры обратного луча, f - фокусное расстояние второй собирающей линзы 4, a - угол отклонения обратного луча в акустооптическом дефлекторе 5, b - угол падения луча АВ на поверхность прозрачной пластины, BD - нормаль к поверхности прозрачной пластины. Пусть точки А и D находятся на главной плоскости второй собирающей линзы 4. Обозначим буквой Е точку пересечения оптической оси с фокальной плоскостью второй собирающей лин­зы 4. Кроме того, пусть поверхность прозрачной пластины, на которую падает луч АВ,

перпендикулярна оптической оси, тогда отрезок BD будет параллелен оптической оси, поэтому угол EBD будет равен a. Так как отрезок АЕ перпендикулярен оптической оси, а отрезок BD паралле­лен оптической оси, то

ÐEDB=ÐADB=900. (1)

Очевидно, что длину LDE отрезка DE можно определить по формуле

LDE = LBDtga, (2)

где LBD - длина отрезка BD, причем LBD=f. Тогда длину LAD отрезка AD можно определить следующим образом:

LAD = LAE - LDE , (3)

где LAE - длина отрезка AE. Так как LAE=R, то формулу (3.3) можно преобразовать, подставив (2) в (3):

LAD = R - LBDtga . (4)

Так как треугольник АВD является прямоугольным, то угол b можно опре­­делить следующим образом:

b = arctg (LAD/LBD) = arctg[(R - f´tga)/f] = arctg [(R/f) - tga]. (5)

Продолжим линию BD влево и обозначим точку её пересечения с линией О'СО" буквой Н. Обозначим через g угол преломления луча АВС в прозрачной пластине (рис. 3). Тогда

sinb :

sing = nп :

nо , (6)

где nп - показатель преломления прозрачной пластины, nо - показатель преломления среды, окружающей прозрачную пластину.

Из (6) следует, что

sing = (nо /

nп)sinb . (7)

Подставив (5) в (7), получим

g = arcsin [(nо/nп)sin(arctg((R/f) - tga))] . (8)

Обратимся теперь к треугольнику BCO" (рис. 3). Пусть ÐBCO" = x. Проведем через точку О" линию F'F", параллельную оптической оси. Так как угол F'О"В прямой, то

Ð СО"В = 900 - j. (9)

Ввиду того, что угол НВО" прямой:

ÐСВО" = 900 - g . (10)

Так как сумма углов любого треугольника равна 1800, то, рассмо­трев треугольник ВСО", можно сделать вывод, что

x = 1800 - ÐСО"В - ÐСВО" = 1800 - (900 - j) - (900- g)= j + g . (11)

Тогда угол z падения луча ВС на отрезок О'О" определяется сле­­дующим соотношением:

z = 900 - x = 900 - j - g . (12)

Условие полного внутреннего отражения будет выполнено, если синус угла преломления равен единице. Отсюда можно получить выражение для минимального угла zпред , при котором существует полное внутреннее отражение:

sinzпред = nо/nп , (13) откуда следует, что

Перейти на страницу: 1 2 3 4

О проекте

Мы создали этот проект для людей, которых интересует наука физика. Материалы на сайте представлены интересно и понятно.

Новые статьи

Солнечная энергия
Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце.
Энергия ветра
По оценке Всемирной метеорологической организации запасы энергии ветра в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год.