Компьютерное моделирование идеальной линзы Френеля
Изучены виды аберраций, возникающих в идеальной линзе Френеля. Показана зависимость волновых аберраций от смещения от оптической оси линзы. Проведено компьютерное моделирование. Описано использование линз в качестве концентратора для солнечных батарей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.03.2019 |
| Размер файла | 73,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИДЕАЛЬНОЙ ЛИНЗЫ ФРЕНЕЛЯ
COMPUTER SIMULATION OF AN IDEAL FRESNEL LENS
Алькина В.В.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Самара, Россия
Научный руководитель доцент Жуков С.В., ПГУТИ, г. Самара
Alkina V.V.
Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics Samara, Russia
Линза Френеля -- сложная составная линза. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля [1]. Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а, следовательно, и вес) линзе даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы строятся таким образом, что сферическая аберрация линзы Френеля невелика, лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах).
Линзы Френеля бывают кольцевыми и поясными. Кольцевые линзы направляют световой поток в каком-либо одном направлении (рис.1). Поясные линзы посылают свет от источника по всем направлениям в определённой плоскости. Диаметр линзы Френеля может составлять от единиц сантиметров до нескольких метров.
Рисунок 1. Поперечное сечение линзы Френеля (1) и обычной линзы (2).
В работе было проведено компьютерное моделирование линзы и изучены различные виды аберраций, возникающих в идеальной линзе Френеля.
На рис. 2 показана зависимость волновых аберраций от смещения от оптической оси линзы.
Рис. 2. Зависимость волновых аберраций от смещения от оптической оси линзы
Максимальный масштаб графика порядка 104 длин волн (л = 0,587µм). Это говорит о большом искажении изображения предмета после прохождения линзы Френеля.
Рис. 3 демонстрирует масштаб хроматических аберраций в линзе Френеля.
Рис. 3. Хроматические аберрации в линзе Френеля
При изменении длины волны всего на 2нм положение фокуса линзы меняется на 20 µм.
Изучение волновых и хроматических аберраций в идеальной линзе Френеля говорит о невозможности ее использования для получения качественных изображений. Отсюда вытекает область применения линз Френеля:
Массово применяется в осветительных устройствах, особенно подвижных, для минимизации веса и затрат на перемещение.
Помещая линзу Френеля вблизи фокальной плоскости объектива и окуляра оптической системы (в зеркальных фотоаппаратах), конструкторы достигают максимальной равномерности освещённости изображения на матовом стекле видоискателя. При этом кольцевая структура линзы маскируется матовым стеклом, а паразитное рассеивание не оказывает влияния на изображение.
Линзы Френеля применяются в крупногабаритных фокусирующих системах морских маяков, в проекционных телевизорах, оверхед-проекторах (кодоскопах), фотовспышках, навигационных огнях, светофорах, железнодорожных линзовых светофорах, семафорных фонарях и фонарях пассажирских вагонов. линза френель солнечный батарея
Пластиковая плёнка в виде линзы Френеля, наклеенная на заднее стекло автомобиля, уменьшает мёртвую (невидимую) зону позади автомобиля при взгляде через зеркало заднего вида.
Перспективным в настоящее время считается использование линз Френеля в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей, позволившее довести КПД солнечных элементов до 44,7 %.
Линзы Френеля применяются в инфракрасных (пирометрических) датчиках движения охранных сигнализаций.
Литература
1. Бобров С.Т., Грейсух Г.И., Туркевич Ю.Г., Оптика дифракционных элементов и систем, М.: 1986.- 223 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание технологического процесса и оборудования пассажирских лифтов, их технологическая схема и требования к их электроприводу. Математическое и компьютерное моделирование работы асинхронного двигателя в пассажирских лифтах, их графическое изображение.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 21.03.2010Компания Rieter как ведущий производитель текстильных машин для изготовления пряжи из короткого штапельного волокна. Качество современной гребнечесальной машины E 80. Технология обработки сырья. Компьютерное моделирование технологического процесса.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 03.12.2013Основные параметры режимов сварки. Стыковая лазерная сварка. Компьютерное моделирование процесса лазерной сварки. Выбор устройства охлаждения для лазера. Подбор охлаждения для головы лазера. Выбор технологической оснастки. Система подачи защитного газа.
курсовая работа [696,0 K], добавлен 29.05.2015Неровности поверхности, высотные параметры. Магнитный и визуально-измерительный метод контроля параметров профиля шероховатости. Теория светорассеяния, интегрирующая сфера и метод Тейлора. Применение мезооптических систем к анализу рассеянного излучения.
дипломная работа [481,0 K], добавлен 14.04.2013Краткое описание технологического процесса закалки рельса, кинематическая схема закалочной машины и ее описание. Разработка автоматизированного электропривода барабана для закалочной машины, его компьютерное моделирование и создание математической модели.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 02.02.2011Анализ и моделирование заданной переходной кривой выходной величины теплообменника. Экспресс-идентификация математической модели, методом Алекперова. Моделирование линейной одноконтурной системы управления заданным тепловым объектом и пневмоприводом.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.06.2019Назначение и классификация моделей, подходы к их построению. Составление математических моделей экспериментально-статистическими методами. Моделирование и расчет цифровых систем управления. Разработка и исследование модели статики процесса ректификации.
учебное пособие [1,8 M], добавлен 26.03.2014Методология структурного анализа и проектирования. Описание системы с помощью данной методологии - модель. Использование естественных и графический языков. Функциональное, информационное и динамическое моделирование. Основные средства методологии.
реферат [137,2 K], добавлен 18.02.2009Характеристика направлений моды, выбор стилевого решения проектируемой одежды. Характеристика ткани, отделочных материалов, конструирование силуэтной формы и пропорциональных решений. Моделирование конструктивных средств, формообразования и отделки.
курсовая работа [54,0 K], добавлен 20.05.2013Моделирование насосной станции с преобразователем частоты. Описание технологического процесса, его этапы и значение. Расчет характеристик двигателя. Математическое описание системы. Работа насосной станции без частотного преобразователя и с ним.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.11.2010Контроль и оперативное управление параметрами технологического процесса производства стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Принципы производства батарей, выбор технологического оборудования, контроль, виды брака и способы их устранения.
отчет по практике [1,1 M], добавлен 08.05.2010Модель идеального смешения вещества. Изменение дифференциального уравнения с помощью преобразования Лапласа. Моделирование процесса управления смесителем. Балансовое уравнение автоматического управления емкостью. Расчет коэффициентов самовыравнивания.
курсовая работа [172,6 K], добавлен 14.10.2012Построение двумерной расчетной геометрической модели отливки и литейной формы, генерация конечноэлементной сетки. Моделирование температурно-фазовых полей в отливке и температурных полей в литейной форме. Расчет микро- и макропористости в отливке.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.06.2015Требования к оптическому бесцветному неорганическому стеклу в заготовках. Массовые доли атомов в стекле К108. Выбор и обоснование заготовки оптических деталей. Разработка технологического процесса изготовления линзы. Шлифование свободным абразивом.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 26.08.2012Исследование особенностей аксиально–симметричных оптических элементов с конической либо тороидальной преломляющей поверхностью. Применение селектора рассеянного излучения при фотометрическом контроле. Коническая, сфероконическая и тороидальная линзы.
дипломная работа [597,5 K], добавлен 07.05.2013Исследование моделирования медицинского аппарата пульсовой аналитической системы. Задача оценки степени объективности метода моделирования применительно к объекту. Использование метода декомпозиции. Рекомендации по применению алгоритма моделирования.
статья [23,6 K], добавлен 06.09.2017Анализ процессов изготовления и монтажа оборудования для вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха. Разработка и отладка имитационных моделей в системе GPSS W. Моделирование процессов изготовления и монтажа оборудования по стратегическому плану.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 12.03.2013Описание системы массового обслуживания, назначение, обзор и описание принципов работы линии. Анализ производственной системы сборки деревянных европаллетов с помощью балансовой модели, уравнения баланса сети. Вероятностное и имитационное моделирование.
курсовая работа [1017,8 K], добавлен 10.01.2021Система с распределенными параметрами, особенности ее описания с помощью дифференциальных уравнений в частных производных. Моделирование на макро- и микроуровне. Математическая модель колебания круглой мембраны. Исследование гидравлической системы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 28.04.2013Типы аккумуляторных батарей АА-фактора, их особенности, достоинства и недостатки. Особенности никель–металлгидридных и никель–кадмиевых аккумуляторных батарей. Стандартный и ускоренный заряд аккумуляторных батарей. Заряд при пониженных температурах.
научная работа [279,2 K], добавлен 18.01.2015
