Menghitung Apertur Numerik dalam Optik

Memahami-Apertur-Numerik-dalam-Optik

Di-dunia-optik-yang-mempesona,-menghitung-Apertur-Numerik-(NA)-sangat-penting-untuk-menentukan-kemampuan-lensa-dalam-mengumpulkan-cahaya-dan-meresolusi-detail-spesimen-halus-pada-jarak-objek-yang-tetap.-Pada-dasarnya,-NA-adalah-angka-tanpa-dimensi-yang-mencirikan-rentang-sudut-di-mana-sistem-dapat-menerima-atau-memancarkan-cahaya.-Ini-didefinisikan-oleh-rumus:

• NA-=-n-×-sin-θ

Membongkar-Rumus

Untuk-menghargai-rumus-ini-sepenuhnya,-mari-kita-menguraikannya-menjadi-komponen-fundamentalnya:

Indeks-Bias-(n)

Indeks-bias-(n)-adalah-ukuran-seberapa-besar-kecepatan-cahaya-berkurang-di-dalam-medium-dibandingkan-dengan-vakum.-Ini-adalah-kuantitas-tanpa-satuan-dan-bervariasi-untuk-bahan-yang-berbeda.-Sebagai-contoh,-indeks-bias-udara-biasanya-sekitar-1,0003,-sedangkan-untuk-air,-sekitar-1,33.

Sudut-Setengah-dari-Kerucut-Maksimum-Cahaya-(θ)

Simbol-θ-(theta)-mewakili-sudut-setengah-dari-kerucut-maksimum-cahaya-yang-dapat-masuk-atau-keluar-lensa.-Sudut-ini-diukur-dalam-derajat-(°)-atau-radian-(rad).

Contoh-dalam-Kehidupan-Nyata

Pemahaman-membutuhkan-kejelasan,-jadi-mari-kita-tambahkan-contoh-dunia-nyata.

Bayangkan-Anda-menggunakan-mikroskop-dengan-lensa-yang-memiliki-indeks-bias-1,52-(umum-untuk-lensa-perendaman-minyak)-dan-sudut-setengah-maksimum-70°.-Masukkan-angka-angka-ini-ke-dalam-rumus-kita:

• NA-=-1,52-×-sin-70°-≈-1,52-×-0,9397-≈-1,43

Dengan-demikian,-apertur-numerik-untuk-lensa-ini-kira-kira-1,43.

Pentingnya-dalam-Sistem-Optik

Apertur-Numerik-sangat-penting-karena-dua-alasan-utama:

• Resolusi:-NA-yang-lebih-tinggi-memungkinkan-lensa-untuk-meresolusi-detail-lebih-halus.-Ini-menghasilkan-gambar-yang-lebih-jelas-dan-lebih-detail-dari-objek-yang-diamati.
• Kecerahan:-Lensa-dengan-NA-tinggi-mengumpulkan-lebih-banyak-cahaya,-membuat-gambar-lebih-terang.-Ini-sangat-penting-dalam-kondisi-cahaya-rendah.

Validasi-Data

Penting-untuk-memastikan-bahwa-input-untuk-n-dan-θ-berada-dalam-rentang-yang-masuk-akal.

• n-harus-berupa-angka-positif,-biasanya-berkisar-dari-sekitar-1-hingga-2-untuk-kebanyakan-lensa-umum.
• θ-harus-antara-0°-dan-90°.

Pertanyaan-yang-Sering-Diajukan

Mengapa-Apertur-Numerik-signifikan-dalam-mikroskop?

Semakin-tinggi-NA,-semakin-besar-kemampuan-resolusi-mikroskop.-Ini-berarti-ia-dapat-membedakan-antara-dua-titik-yang-sangat-dekat-satu-sama-lain,-memberikan-gambar-yang-lebih-detail.

Apakah-medium-mempengaruhi-Apertur-Numerik?

Benar.-Indeks-bias-medium-antara-lensa-dan-objek-sangat-mempengaruhi-NA.-Sebagai-contoh,-menggunakan-perendaman-minyak-(dengan-indeks-bias-tinggi)-dapat-meningkatkan-NA-dan-dengan-demikian-kemampuan-resolusi.

Dapatkah-NA-lebih-besar-dari-1?

Bisa,-terutama-ketika-menggunakan-minyak-perendaman-dengan-indeks-bias-tinggi.-Sebagai-contoh,-banyak-lensa-perendaman-minyak-memiliki-NA-di-atas-1.

Ringkasan

Singkatnya,-memahami-Apertur-Numerik-dari-sistem-lensa-adalah-kunci-bagi-siapa-pun-yang-bekerja-dalam-bidang-desain-optik,-mikroskopi,-atau-teknologi-laser.-Dengan-mendefinisikannya-melalui-indeks-bias dan sudut setengah dari kerucut cahaya, NA memberikan wawasan kritis tentang kemampuan sistem untuk menangkap dan meresolusi cahaya, yang secara langsung mempengaruhi kejelasan dan kecerahan gambar yang diambil.

Tags: Optik, Ilmu Pengetahuan, Lensa