Language
Country/Area
No result found
Kiệt tác của nhà vật lý người Pháp: Tấm vùng Fresnel hoạt động như thế nào?
Tấm vùng Fresnel là thiết bị sử dụng nguyên lý nhiễu xạ để hội tụ sóng ánh sáng hoặc bất kỳ đặc điểm sóng nào khác. Không giống như thấu kính và gương cong truyền thống, tấm vùng Fresnel tập trung vào hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng thay vì khúc xạ hoặc phản xạ. Khái niệm cốt lõi của công nghệ tiên tiến này bắt nguồn từ phân tích của nhà vật lý người Pháp Augustin-Jean Fresnel và do đó đôi khi được gọi là tấm vùng Fresnel.
Khả năng hội tụ của tấm vùng Fresnel khám phá hiện tượng đốm Arago do đĩa mờ đục gây ra.
Tấm vùng Fresnel bao gồm một tập hợp các vòng đồng tâm, gọi là vùng Fresnel, lần lượt thể hiện tính chất mờ đục và trong suốt. Khi ánh sáng chiếu vào vùng này, nó sẽ bỏ qua các vùng mờ đục. Khoảng cách giữa các vòng này có thể được thiết kế sao cho vừa phải để ánh sáng nhiễu xạ giao thoa một cách có cấu trúc tại tiêu điểm mong muốn, tạo thành hình ảnh sắc nét.
Thiết kế và sản xuất
Khi thiết kế và chế tạo tấm vùng Fresnel, các vòng phải chuyển từ mờ đục sang trong suốt ở các bán kính cụ thể để có được sự giao thoa mang tính xây dựng tại tiêu điểm. Điều này có thể được tính theo công thức sau:
rn = √((nλf) + 1/4 * n2λ2)
Trong đó n là số nguyên, λ là bước sóng ánh sáng và f là khoảng cách từ tâm của tấm vùng đến tiêu điểm. Đối với các tấm diện tích nhỏ, công thức này được đơn giản hóa thành
rn ≈ √(nλf).
Đối với một tấm có nhiều vùng, việc tính toán tiêu cự đơn giản hơn. Tiêu cự f có thể thu được bằng bán kính rN của vùng ngoài cùng và chiều rộng ΔrN:
f = (2rNΔrN) / λ
Khi công nghệ sản xuất được cải thiện, độ phân giải của các tấm vùng Fresnel cũng tăng lên. Một phương pháp sản xuất hiệu quả là sử dụng quang khắc.
Ứng dụng của các tấm panel khu vực
Tấm vùng Fresnel có nhiều ứng dụng, đặc biệt là ở những nơi không thể sử dụng vật liệu thấu kính thông thường và đặc biệt là đối với các bước sóng như tia X. Khả năng của tấm Fresnel trong việc hội tụ nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau đồng thời lọc bỏ các bước sóng không mong muốn khiến chúng trở nên phổ biến trong nghiên cứu khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực vật lý.
Các tấm vùng Fresnel tập trung nhiều bước sóng ánh sáng mà không cần phải tìm vật liệu trong suốt có chiết suất khác nhau.
Sử dụng trong nhiếp ảnh
Trong nhiếp ảnh, tấm vùng Fresnel có thể được sử dụng thay thế cho thấu kính hoặc lỗ kim để tạo ra hình ảnh lấy nét mềm độc đáo. So với lỗ kim, diện tích trong suốt của tấm vùng lớn hơn, khiến khẩu độ hiệu dụng của nó nhỏ hơn lỗ kim, do đó rút ngắn thời gian phơi sáng.
Điều này làm cho việc chụp ảnh cầm tay ở cài đặt ISO cao khả thi hơn nhiều, đặc biệt là với máy ảnh kỹ thuật số SLR hiện đại.
Các ứng dụng khác
Ngoài nhiếp ảnh, tấm vùng Fresnel còn có nhiều ứng dụng tiềm năng khác, chẳng hạn như thay thế giá cả phải chăng trong ống ngắm hoặc làm thấu kính hình ảnh trong một số cấu hình quang sai đặc biệt. Tính chất phản xạ của tấm Fresnel cũng được sử dụng để tập trung sóng vô tuyến, cho thấy tính thực tiễn rộng rãi của chúng.
Trong lĩnh vực xử lý hình ảnh, biểu diễn bitmap của tấm vùng Fresnel có thể được sử dụng để thử nghiệm nhiều thuật toán xử lý hình ảnh khác nhau, cho thấy giá trị tiềm năng của nó trong thử nghiệm phần mềm.
Với sự tiến bộ của công nghệ, khả năng của các tấm Fresnel zone dường như liên tục được mở rộng. Bạn cũng đang nghĩ về những lĩnh vực khác mà công nghệ này có thể được áp dụng không?
