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登錄ansys溫度變化率的案例
Ansys Zemax | 計算任意溫度和壓強下的折射率
最終,在給定的溫度和壓強下,材料的相對折射率由下式計算得到:
在光線追跡計算中,OpticStudio就是使用上式的計算結果作為材料的折射率進行計算的。
計算示例
根據上一節中給出的計算公式,當系統溫度和壓強與參考溫度和壓強相等時,材料的系統折射率和參考折射率相同即nabs(PS, TS)=nrel(PS, TS)且此時的Δnabs=0,因此可以得到:
現在讓我們了解一下稍微復雜的情況。假設我們設置N-BK7材料所處的系統溫度為30°,壓強為2個標準大氣壓,并設置此時系統輸入波長為0.55μm。其中,N-BK7材料的參考溫度為20攝氏度,您可以在Schott的材料庫中查詢該數據:
對于T0=20°,P0=1個標準大氣壓的情況,空氣的折射率為nair(P0, T0)=1.00027308。對于其他給定的系統溫度(30°)和壓強(2個標準大氣壓),空氣的折射率為nair(PS, TS)=1.00052810(這是空氣的絕對折射率)。根據這兩個結果,我們可以計算得到相對波長(溫度為20°,壓強為1個標準大氣壓下的波長)為0.55014022μm。
在該波長下,N-BK7材料在參考溫度和壓強下的相對折射率為1.51851533(根據Sellmeier色散公式及材料庫數據中的色散系數計算得到)。N-BK7材料在T0和P0下的絕對折射率由該折射率與nair(P0, T0)相乘得到,其結果為1.51893001。
絕對折射率的變化是由于OpticStudio計算熱擾動模型(如上節所述)時材料溫度和參考溫度不同所引起的,其中該模型使用了材料數據庫中提供的熱擾動系數(D0, D1…)。在本例中,絕對折射率的變化為Δnabs=0.00001547。
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在該波長下,N-BK7材料在參考溫度和壓強下的相對折射率為1.51851533(根據Sellmeier色散公式及材料庫數據中的色散系數計算得到)。N-BK7材料在T0和P0下的絕對折射率由該折射率與nair(P0, T0)相乘得到,其結果為1.51893001。
絕對折射率的變化是由于OpticStudio計算熱擾動模型(如上節所述)時材料溫度和參考溫度不同所引起的,其中該模型使用了材料數據庫中提供的熱擾動系數(D0, D1…)。在本例中,絕對折射率的變化為Δnabs=0.00001547。因此在材料溫度和壓強下的絕對折射率為1.51893001+0.00001547=1.51894548。將該結果除以nair(PS, TS)得到給定溫度T和壓強P下的相對折射率,其結果為1.51814375。
這一最終結果與OpticStudio中使用的折射率數值完全一致,您可以查看詳細數據 (Prescription Report) 的報告進行驗證:
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