numerical aperture是什么意思，numerical aperture的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

数值孔径（Numerical Aperture，简称NA）是光学系统中一个关键的无量纲参数，用于描述系统收集光线能力（聚光能力）和空间分辨率极限。其核心意义在于衡量光线进入或离开透镜、光纤等光学元件时的最大角度范围。

定义与物理意义

数值孔径定义为介质折射率（n）与入射光线最大半角（θ）的正弦值之积： $$ text{NA} = n sintheta $$ 其中：

• n 是物镜前透镜与观察样本之间介质的折射率（如空气n≈1.0，水n≈1.33，油n≈1.52）。
• θ 是物镜光轴与最边缘光线的夹角（即最大接收角的一半）。

核心作用

1. 分辨率决定因素

   根据阿贝衍射极限公式，光学系统最小可分辨距离（d）与NA成反比： $$ d = frac{0.61 lambda}{text{NA}} $$ 其中λ为光波长。更高的NA意味着更小的可分辨细节，例如高NA显微镜可观察亚细胞结构。

2. 聚光能力表征

   NA² 直接正比于系统收集的光通量。在光纤通信中，高NA光纤能接收更大角度的入射光，提升耦合效率。

应用场景差异

• 显微镜领域

  物镜NA值标注于镜体（如NA=0.65），直接影响成像清晰度。油浸物镜通过高折射率介质（n=1.5）提升NA至1.4以上，突破空气折射率限制。

• 光纤光学

  光纤NA定义为光能在纤芯内全反射的最大接收角（θₘₐₓ）的函数： $$ text{NA} = sqrt{n_1 - n_2} $$ 其中n₁、n₂分别为纤芯与包层折射率。多模光纤NA通常为0.2–0.5，影响传输带宽与连接损耗。

技术标准参考

国际标准ISO 8578:2019《显微镜物镜命名》明确要求标注NA值，作为光学性能的核心指标。在光纤领域，ITU-T G.651建议书规定了多模光纤NA的测试方法。

参考资料来源

1. 奥林巴斯显微镜光学基础指南
2. RP Photonics百科全书"数值孔径"条目
3. 《光学显微镜原理》第3章（Springer出版）
4. 康宁公司《光纤通信技术手册》
5. ISO 8578:2019标准文档

网络扩展资料

数值孔径（Numerical Aperture，简称NA）是光学领域的重要参数，用于描述光学系统（如显微镜、光纤等）收集和传输光线的能力。以下是详细解释：

1.定义与公式

数值孔径的数学表达式为： $$ NA = n cdot sintheta $$ 其中：

• ( n ) 是介质（如空气、玻璃等）的折射率；
• ( theta ) 是光线进入光学系统的最大接收角（即孔径角）。

2.物理意义

• 集光能力：NA越大，系统能收集的光线越多，亮度越高。
• 分辨率：NA与分辨率成正比，高NA可分辨更细微的物体细节。
• 焦深：NA越大，焦深（清晰成像的纵向范围）越浅。

3.应用领域

• 显微镜：NA是物镜性能的关键指标，直接影响成像清晰度和亮度。
• 光纤通信：NA描述光纤接收和传输光信号的能力，高NA光纤能减少信号损失。
• 摄影镜头：通过调整光圈（aperture）控制进光量和景深。

4.影响因素

• 介质折射率：例如，油浸物镜通过高折射率介质（如油）提高NA。
• 孔径角：受光学元件设计限制，如透镜尺寸和形状。

参考资料

• 公式及显微镜应用：（高权威性）
• 光纤通信相关：（中等权威性）
• 基础定义补充：（低权威性但内容一致）

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