Capítulo 4: Sistemas ópticos & ray tracing

🎯 O que você aprenderá

Como o OghmaNano representa sistemas ópticos (fontes, superfícies, aberturas, detectores).
Como executar ray tracing em 3D e interpretar trajetórias de raios e imagens de detectores.
Como gerar throughput resolvido em comprimento de onda usando uma malha óptica de alta resolução.

📦 Pré-requisitos

OghmaNano instalado e Optical Workbench habilitado.
Familiaridade básica com óptica geométrica (raios, refração, distância focal).

🧭 Further optics tutorials

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4.0 Introdução

Este capítulo é uma introdução prática à óptica geométrica, ray tracing e projeto de sistemas ópticos no OghmaNano. Ele foi escrito para físicos, engenheiros e pesquisadores que desejam entender como a luz se propaga através de sistemas ópticos reais — lentes, aberturas, espelhos, detectores e conjuntos multielementos — usando óptica de raios explícita em vez de otimização em caixa-preta.

A abordagem é deliberadamente geométrica e visual: os raios são traçados em 3D completo, você inspeciona para onde eles vão, identifica quais superfícies fazem o trabalho e diagnostica comportamentos como vinhetamento, clipping e throughput dependente do comprimento de onda a partir de imagens de detector e gráficos espectrais. O objetivo é construir um fluxo de trabalho confiável: comece simples, inspecione os raios e depois aumente o realismo e a complexidade.

As páginas abaixo formam um conjunto conectado. Se você é novo no Optical Workbench, comece com a visão geral, depois avance para detectores e, por fim, percorra um sistema completo de lentes como exemplo resolvido.

4.1 Visão geral: sistemas ópticos & ray tracing

Comece aqui para o fluxo de trabalho geral e os principais conceitos do Optical Workbench: fontes, elementos ópticos, propagação de raios e inspeção de trajetórias de raios em 3D.

Sistemas ópticos & ray tracing
Visão geral do fluxo de trabalho do Optical Workbench e das saídas de ray tracing.
Editor S-plane
Edição de lentes superfície por superfície (raios, espessuras, materiais) com ray tracing 3D completo.

4.2 Detectores e imagens registradas

Detectores convertem impactos de raios em distribuições espaciais de intensidade. É aqui que você conecta a geometria dos raios a saídas mensuráveis: imagens, padrões de spot e throughput.

Detectores ópticos
Planos detectores, mapas de intensidade registrados e eficiência de coleta dependente do comprimento de onda.

4.3 Exemplo resolvido: lente Cooke Triplet

O Cooke Triplet é uma lente histórica importante de três elementos e um bom primeiro sistema completo para estudar. O tutorial usa imagens de detectores e espectros de eficiência para construir intuição sobre perdas, clipping e throughput espectral.

Caminho recomendado por este capítulo

Leia a visão geral e execute um primeiro ray trace.
Aprenda como os detectores registram imagens e espectros de eficiência.
Percorra o tutorial Cooke Triplet (A–C) como um exemplo completo resolvido.
Use uma malha densa de comprimento de onda (por exemplo 200–1500 nm, 20 pontos) sempre que quiser gráficos espectrais suaves.

Armadilhas comuns

Amostragem RGB é adequada para imagens, mas produz espectros serrilhados/sem significado.
Se sua curva de eficiência estiver ~100% em todos os pontos, seu detector pode estar posicionado antes da óptica.
Se sua imagem estiver em branco, verifique se o detector está atrás do grupo de lentes e se a fonte aponta para ele.