KWALIFIKACJA INF8 - CZERWIEC 2017

Apertura numeryczna (NA) jest parametrem opisującym, jak "szeroki" jest stożek akceptacji światłowodu, czyli z jakimi maksymalnymi odchyleniami od osi włókna promienie mogą zostać skutecznie wprowadzone do rdzenia i dalej się propagować.

W praktyce NA wiąże się z kątem akceptacji oznaczanym często jako α (zwykle połowa kąta stożka akceptacji). W najczęściej spotykanym, uproszczonym zapisie szkolnym dla wprowadzania światła z powietrza przyjmuje się, że aperturę można zapisać jako sinα. Taki zapis podkreśla, że NA wynika bezpośrednio z geometrii promieni i załamania, a funkcja sinus jest naturalna w relacjach kąt–stożek w optyce geometrycznej.

• "sinα" jest właściwe w uproszczonym ujęciu, gdzie α to kąt akceptacji, a ośrodek zewnętrzny traktuje się jak powietrze (współczynnik załamania bliski 1). Wtedy NA można utożsamiać z sinusem tego kąta.
• "cosα" jest niepoprawne, bo cosinus opisuje składową "wzdłuż osi" dla danego kąta. Apertura dotyczy granicznej zdolności przyjęcia promieni "odchylonych" od osi, a to naturalnie wiąże się z sinusem (składową poprzeczną/stożkową), nie z cosinusem.
• "tgα" nie pasuje do definicji NA, ponieważ tangens jest ilorazem składowych i w tym zagadnieniu nie jest standardową miarą stożka akceptacji. Użycie tgα prowadziłoby też do innej zależności numerycznej dla tych samych kątów, sprzecznej z typowym znaczeniem NA.
• "ctgα" również nie opisuje apertury numerycznej; cotangens maleje wraz ze wzrostem kąta, co byłoby nielogiczne dla parametru, który rośnie wraz z "otwieraniem się" stożka akceptacji.

Wskazówka egzaminacyjna: zapamiętaj skojarzenie: NA → stożek akceptacji → "szerokość" przyjmowanych kierunków → sinus kąta. Jeśli w treści pojawia się kąt akceptacji α i brak dodatkowych współczynników, najczęściej oczekuje się odpowiedzi z sinusem.