
【電】 angle of divergence
在光學與電磁學領域,發散角(英文:divergence angle)指光束或波束從源頭傳播時向外擴散的角度。該參數常用于描述能量分布的集中程度,例如激光束的發散角越小,其方向性和聚焦能力越強。
根據《現代光學工程》定義,發散角可通過全角或半角形式表示,計算方式為: $$ theta = 2 arctanleft(frac{D}{2L}right) $$ 其中$D$為光束直徑,$L$為測量距離。
在工程應用中,發散角直接影響通信系統的傳輸效率。光纖通信領域通常要求發散角小于0.1度以保證信號完整性,這一标準被國際電信聯盟(ITU-T G.652)列為單模光纖的核心參數。
測量方法包含遠場掃描和CCD成像技術,美國國家标準技術研究院(NIST)的SP 250系列文件對此有詳細規範。研究表明,波長越短的光源通常具有更大的固有發散角,這一特性被應用于激光雷達的空間分辨率優化。
發散角是物理學和工程學中用于描述波(如光波、電磁波)或粒子束在傳播過程中擴散程度的參數,具體解釋如下:
發散角指光束或粒子束在傳播方向上形成的圓錐形擴散角度。通常定義為圓錐母線與其中心軸之間的夾角()。在激光技術中,它表示光斑半徑隨傳播距離增大的速率()。
準直性指标
發散角越小,光束的準直性越好。例如準直光束的發散角極小,能在長距離保持近似恒定半徑()。
波動性限制
受光的波動性影響,任何光束都存在理論最小發散角(衍射極限),實際發散角大于此值則說明光束質量差()。
聚焦相關性
緊聚焦光束(如激光切割)發散角較大,而平行光(如天文望遠鏡)發散角趨近于零()。
不同場景的計算方法:
幾何光學法:$theta = frac{D}{f}$
其中$D$為焦平面光束直徑,$f$為透鏡焦距()。
波動光學法:$theta approx frac{lambda}{pi w_0}$
基于高斯光束理論,$lambda$為波長,$w_0$為束腰半徑(需結合波動性理論推導)。
注:以上内容綜合了不同領域對發散角的定義,若需具體場景的詳細計算參數,建議查閱光學工程手冊或波動光學專著。
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