Feixe colimado - Collimated beam
Um feixe de luz colimado ou outra radiação eletromagnética possui raios paralelos e, portanto, se espalhará minimamente à medida que se propaga. Um feixe de luz perfeitamente colimado , sem divergência , não se dispersaria com a distância. No entanto, a difração impede a criação de qualquer feixe.
A luz pode ser aproximadamente colimada por vários processos, por exemplo, por meio de um colimador . Diz-se que a luz perfeitamente colimada está focada no infinito . Assim, à medida que a distância de uma fonte pontual aumenta, as frentes de onda esféricas se tornam mais planas e mais próximas das ondas planas , que estão perfeitamente colimadas.
Outras formas de radiação eletromagnética também podem ser colimadas. Em radiologia , os raios X são colimados para reduzir o volume do tecido do paciente que é irradiado e para remover fótons perdidos que reduzem a qualidade da imagem do raio X ("névoa de filme"). Na cintilografia , um colimador de raios gama é usado na frente de um detector para permitir que apenas fótons perpendiculares à superfície sejam detectados.
O termo colimado também pode ser aplicado a feixes de partículas - um feixe colimado - onde normalmente blocos de proteção de materiais de alta densidade (como chumbo , ligas de bismuto , etc.) podem ser usados para absorver ou bloquear partículas periféricas de uma direção direta desejada, especialmente um sequência de tais colimadores absorventes . Este método de colimação de partículas é rotineiramente implantado e é onipresente em todos os complexos aceleradores de partículas do mundo. Um método adicional que permite este mesmo efeito de colimação direta, menos bem estudado, pode implantar a polarização nuclear estratégica ( polarização magnética dos núcleos) se as reações necessárias forem projetadas em quaisquer aplicações experimentais dadas.
Etimologia
A palavra "collimate" vem do verbo latino collimare , que se originou em uma leitura errada de collineare , "dirigir em linha reta".
Origens
Lasers
A luz laser de lasers de gás ou cristal é altamente colimada porque é formada em uma cavidade óptica entre dois espelhos paralelos que restringem a luz a um caminho perpendicular às superfícies dos espelhos. Na prática, os lasers de gás podem usar espelhos côncavos, espelhos planos ou uma combinação de ambos. A divergência de feixes de laser de alta qualidade é comumente menor que 1 milirradiano (3,4 arcmin ) e pode ser muito menor para feixes de grande diâmetro. Os diodos laser emitem menos luz colimada devido à sua cavidade curta e, portanto, uma colimação mais alta requer lentes de colimação.
Luz síncrotron
A luz síncrotron é muito bem colimada. É produzido dobrando elétrons relativísticos (ou seja, aqueles que se movem a velocidades relativísticas ) em torno de uma trilha circular. Quando os elétrons estão em velocidades relativísticas, a radiação resultante é altamente colimada, um resultado que não ocorre em velocidades mais baixas.
Fontes distantes
A luz das estrelas (além do Sol ) chega à Terra precisamente colimada, porque as estrelas estão tão distantes que não apresentam tamanho angular detectável. No entanto, devido à refração e turbulência na atmosfera da Terra, a luz das estrelas chega levemente não colimada ao solo com um diâmetro angular aparente de cerca de 0,4 segundos de arco . Raios de luz diretos do Sol chegam à Terra sem colimação de meio grau, sendo este o diâmetro angular do Sol visto da Terra. Durante um eclipse solar , a luz do Sol torna-se cada vez mais colimada à medida que a superfície visível encolhe para um fino crescente e, finalmente, um pequeno ponto , produzindo o fenômeno de sombras e faixas de sombras distintas .
Lentes e espelhos
Um espelho parabólico perfeito trará raios paralelos para um foco em um único ponto. Por outro lado, uma fonte pontual no foco de um espelho parabólico produzirá um feixe de luz colimada criando um colimador . Como a fonte precisa ser pequena, esse sistema óptico não pode produzir muita potência óptica. Os espelhos esféricos são mais fáceis de fazer do que os espelhos parabólicos e costumam ser usados para produzir luz aproximadamente colimada. Muitos tipos de lentes também podem produzir luz colimada de fontes pontuais.
Sistema de exibição em simuladores de vôo que usa luz colimada
Este princípio é usado em simuladores de vôo completo (FFS), que possuem sistemas especialmente projetados para exibir imagens da cena Out-The-Window (OTW) para os pilotos na réplica da cabine da aeronave.
Em aeronaves onde dois pilotos estão sentados lado a lado, se as imagens OTW fossem projetadas na frente dos pilotos em uma tela, um piloto veria a visão correta, mas o outro veria uma visão onde alguns objetos na cena estariam incorretos ângulos.
Para evitar isso, a ótica colimada é usada no sistema de exibição visual do simulador para que a cena OTW seja vista por ambos os pilotos em um foco distante, em vez de na distância focal de uma tela de projeção. Isso é conseguido através de um sistema óptico que permite que as imagens sejam vistas pelos pilotos em um espelho que possui uma curvatura vertical, a curvatura permitindo que a imagem seja vista em um foco distante por ambos os pilotos, que então veem essencialmente a mesma cena OTW sem quaisquer distorções. Uma vez que a luz que chega ao ponto de vista de ambos os pilotos é de ângulos diferentes para o campo de visão dos pilotos devido a diferentes sistemas de projeção dispostos em um semicírculo acima dos pilotos, todo o sistema de exibição não pode ser considerado uma exibição colimada, mas um sistema de exibição que usa luz colimada.
Colimação e descolimação
"Colimação" refere-se a todos os elementos ópticos em um instrumento estando em seu eixo óptico projetado . Também se refere ao processo de ajustar um instrumento óptico de forma que todos os seus elementos fiquem no eixo projetado (em linha e paralelo). No que diz respeito a um telescópio, o termo se refere ao fato de que o eixo óptico de cada componente óptico deve ser centrado e paralelo, de modo que a luz colimada saia da ocular. A maioria dos telescópios refletores amadores precisa ser colimada novamente a cada poucos anos para manter o desempenho ideal. Isso pode ser feito por métodos visuais simples, como olhar para baixo no conjunto óptico sem ocular para ter certeza de que os componentes estão alinhados, usando uma ocular Cheshire ou com a ajuda de um simples colimador a laser ou autocolimador . A colimação também pode ser testada usando um interferômetro de cisalhamento , que é frequentemente usado para testar a colimação a laser.
"Decolimação" é qualquer mecanismo ou processo que faz com que um feixe com a divergência de raio mínima possível divergir ou convergir do paralelismo. A descolimação pode ser deliberada por razões de sistema ou pode ser causada por muitos fatores, como não homogeneidade do índice de refração , oclusões, espalhamento , deflexão , difração , reflexão e refração . A decolimação deve ser considerada para tratar completamente muitos sistemas, como rádio , radar , sonar e comunicações ópticas .
Veja também
Referências
Bibliografia
- Pfister, J. & Kneedler, JA (sd). Um guia para lasers na sala de cirurgia.