Calculateur d'ouverture numérique

Calculateur d'ouverture numérique | Outil en ligne gratuit | Elysia Tools

Guide d'utilisation de l'outil

Découvrez quand utiliser cet outil, ce qu'il prend en charge et comment les utilisateurs l'appliquent.

Points clés

Catégorie: Science & Education
Types d’entrée: number
Type de sortie: text
Exemples associés: 4
API disponible: Oui

Aperçu

Le calculateur d'ouverture numérique détermine la valeur NA (Numerical Aperture) d'un système optique à partir de l'indice de réfraction du milieu et du demi-angle d'acceptance, tout en évaluant la limite de résolution d'Abbe.

Quand l’utiliser

Dimensionner ou comparer les performances d'objectifs de microscopie optique dans l'air ou en immersion.
Calculer la limite théorique de résolution spatiale selon la règle de diffraction d'Abbe pour une longueur d'onde donnée.
Évaluer le cône d'acceptance angulaire maximal lors de la conception d'un banc optique ou d'une liaison par fibre.

Fonctionnement

1Renseignez l'indice de réfraction (n) du milieu situé entre l'échantillon et la lentille (par exemple 1,0 pour l'air ou 1,515 pour l'huile).
2Indiquez le demi-angle d'acceptance maximal α en degrés pour déduire le cône d'acceptance global et son sinus.
3Ajoutez optionnellement la longueur d'onde de la source lumineuse λ en nanomètres pour calculer la limite de résolution d'Abbe d = λ / (2·NA).

Cas d’usage

Vérification de la conformité d'un objectif de microscope pour l'observation de structures sub-cellulaires.
Optimisation du couplage lumineux entre une source laser et un système optique collecteur.
Comparaison de la résolution théorique entre un objectif sec standard et un système à immersion aqueuse ou huileuse.

Exemples

1. Caractérisation d'un objectif sec standard

Enseignant en optique appliquée

Contexte

Préparation d'un travail pratique sur la diffraction et le pouvoir séparateur d'un microscope en milieu sec.

Problème

Calculer l'ouverture numérique et la limite de résolution d'un objectif sec captant un demi-angle de 30° à 550 nm.

Utilisation

Saisir un indice de réfraction n = 1, un demi-angle de 30° et une longueur d'onde de 550 nm.

Résultat

L'outil affiche une NA de 0,500, un cône d'acceptance total de 60° et une limite d'Abbe de 550,00 nm.

2. Optimisation en immersion dans l'huile

Chercheur en biologie cellulaire

Contexte

Observation de complexes protéiques nécessitant une résolution supérieure à celle offerte par un objectif à air.

Problème

Vérifier le gain de résolution obtenu en utilisant une huile d'indice 1,515 avec un demi-angle d'acceptance de 60°.

Utilisation

Entrer n = 1,515, un demi-angle de 60° et la longueur d'onde d'imagerie à 550 nm.

Résultat

L'ouverture numérique atteint 1,312 et la limite de diffraction d'Abbe descend à environ 209,60 nm.

FAQ

Quelle est la formule de calcul de l'ouverture numérique ?

L'ouverture numérique se calcule avec la relation NA = n · sin(α), où n est l'indice du milieu et α le demi-angle du cône lumineux capté.

Pourquoi la NA dans l'air ne peut-elle pas dépasser 1,0 ?

Dans l'air, l'indice n vaut 1,0 et la fonction sinus ne dépasse jamais 1, limitant mathématiquement la NA à une valeur inférieure ou égale à 1.

Quel est le rôle de l'huile d'immersion ?

L'huile d'immersion possède un indice proche du verre (n ≈ 1,515), ce qui supprime la réfraction à l'interface et augmente la NA au-delà de 1.

Qu'indique la limite de résolution d'Abbe ?

Elle définit la distance minimale séparant deux points pour qu'ils soient distingués, calculée par la formule d = λ / (2·NA).

Le paramètre de longueur d'onde est-il obligatoire ?

Non, la longueur d'onde est optionnelle ; sans elle, l'outil calcule uniquement la NA, le sinus de l'angle et l'ouverture angulaire totale.

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1. Caractérisation d'un objectif sec standard

2. Optimisation en immersion dans l'huile

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