Material de coincidencia de índices - Index-matching material
En óptica , un material de índice de coincidencia es una sustancia, generalmente un líquido, cemento (adhesivo) o gel , que tiene un índice de refracción que se aproxima mucho al de otro objeto (como una lente, material, fibra óptica, etc. .).
Cuando dos sustancias con el mismo índice están en contacto, la luz pasa de una a otra sin reflexión ni refracción . Como tales, se utilizan para diversos fines en ciencia, ingeniería y arte.
Por ejemplo, en un experimento casero popular, una barra de vidrio se vuelve casi invisible sumergiéndola en un fluido transparente de índice coincidente, como los alcoholes minerales .
En microscopía
En microscopía óptica , la inmersión en aceite es una técnica que se utiliza para aumentar la resolución de un microscopio . Esto se logra sumergiendo tanto la lente del objetivo como la muestra en un aceite transparente de alto índice de refracción , aumentando así la apertura numérica de la lente del objetivo.
Los aceites de inmersión son aceites transparentes que tienen características ópticas y de viscosidad específicas necesarias para su uso en microscopía. Los aceites típicos utilizados tienen un índice de refracción de alrededor de 1,515. Un objetivo de inmersión en aceite es una lente de objetivo especialmente diseñada para usarse de esta manera. El índice del aceite se elige típicamente para que coincida con el índice del cristal de la lente del microscopio y del cubreobjetos .
Para obtener más detalles, consulte el artículo principal, inmersión en aceite . Algunos microscopios también utilizan otros materiales de coincidencia de índices además del aceite; ver objetivo de inmersión en agua y lente de inmersión sólida .
En fibra óptica
En fibra óptica y telecomunicaciones , se puede utilizar un material de coincidencia de índice junto con pares de conectores acoplados o con empalmes mecánicos para reducir la señal reflejada en el modo guiado (conocido como pérdida de retorno) (consulte Conector de fibra óptica ). Sin el uso de un material de coincidencia de índice, se producirán reflejos de Fresnel en los extremos lisos de una fibra, a menos que no haya una interfaz fibra-aire u otro desajuste significativo en el índice de refracción. Estas reflexiones pueden ser tan altas como -14 dB (es decir, 14 dB por debajo de la potencia óptica de la señal incidente ). Cuando la señal reflejada regresa al extremo de transmisión, puede reflejarse nuevamente y regresar al extremo de recepción a un nivel de 28 dB más el doble de la pérdida de fibra por debajo de la señal directa. La señal reflejada también se retrasará el doble del tiempo de retraso introducido por la fibra. La señal retardada, reflejada dos veces, superpuesta a la señal directa, puede degradar notablemente una señal de vídeo modulada en intensidad de banda base analógica . A la inversa, para la transmisión digital, la señal reflejada a menudo no tendrá ningún efecto práctico sobre la señal detectada que se ve en el punto de decisión del receptor óptico digital , excepto en casos marginales en los que la tasa de errores de bits es significativa. Sin embargo, ciertos transmisores digitales, como los que emplean un láser de retroalimentación distribuida, pueden verse afectados por la retroreflexión y luego caer fuera de especificaciones como la relación de supresión de modo lateral, lo que potencialmente degrada la relación de errores de bits del sistema, por lo que los estándares de red destinados a láseres DFB tolerancia a la reflexión, como −10 dB para transmisores, de modo que permanezcan dentro de las especificaciones incluso sin coincidencia de índices. Esta tolerancia a la reflexión hacia atrás podría lograrse utilizando un aislador óptico o mediante una eficiencia de acoplamiento reducida.
Para algunas aplicaciones, en lugar de conectores pulidos estándar (por ejemplo, FC / PC), se pueden usar conectores pulidos en ángulo (por ejemplo, FC / APC), por lo que el ángulo de pulido no perpendicular reduce en gran medida la relación de señal reflejada lanzada al modo guiado incluso en el caso de una interfaz fibra-aire.
En dinámica de fluidos experimental
La coincidencia de índices se utiliza en sistemas experimentales líquido-líquido y líquido-sólido ( flujo multifásico ) para minimizar las distorsiones que ocurren en estos sistemas, esto es particularmente importante para sistemas con muchas interfaces que se vuelven ópticamente inaccesibles. Hacer coincidir el índice de refracción minimiza la reflexión , la refracción , la difracción y las rotaciones que se producen en las interfaces, lo que permite el acceso a regiones que de otro modo serían inaccesibles para las mediciones ópticas. Esto es particularmente importante para las mediciones ópticas avanzadas como la fluorescencia inducida por láser , la velocimetría de imágenes de partículas y la velocimetría de seguimiento de partículas, por nombrar algunas.
En conservación de arte
Si una escultura se rompe en varias piezas, los conservadores de arte pueden volver a unir las piezas con un adhesivo como Paraloid B-72 o epoxi . Si la escultura está hecha de un material transparente o semitransparente (como vidrio), la costura donde se unen las piezas generalmente será mucho menos notoria si el índice de refracción del adhesivo coincide con el índice de refracción del objeto circundante. Por lo tanto, los conservadores de arte pueden medir el índice de los objetos y luego usar un adhesivo de índice coincidente. Del mismo modo, las pérdidas (secciones faltantes) en objetos transparentes o semitransparentes a menudo se rellenan con un material de índice coincidente.
En adhesivos para componentes ópticos
Ciertos componentes ópticos, como un prisma de Wollaston o un prisma de Nicol , están hechos de múltiples piezas transparentes que se unen directamente entre sí. El adhesivo suele coincidir con el índice de las piezas. Históricamente, el bálsamo de Canadá se usó en esta aplicación, pero ahora es más común usar epoxi u otros adhesivos sintéticos.
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales :
"Estándar Federal 1037C" .