孔徑面積計算機
計算圓形、矩形或橢圓形光學與機械開口的面積。
開口面積計算機
選擇孔徑形狀、測量單位並輸入尺寸。
關於孔徑面積
孔徑面積是光、空氣、輻射或物質可通過的二維開放區域。在光學中,它可表示透鏡、望遠鏡物鏡、光闌或感測器開口。在機械與流體系統中,它可表示視窗、通風口、噴嘴開口或切口。了解淨通光或淨開口面積,有助於比較不同形狀開口的集光能力、透過能力、負載及幾何容量。
圓形孔徑的面積等於圓周率乘以半徑的平方。規格通常提供直徑,因此本計算機會先將輸入的直徑除以二,再平方。矩形開口以寬度乘以高度。橢圓形開口以圓周率乘以兩條半軸長度;輸入完整的長軸與短軸直徑時,公式即為圓周率乘以這兩個直徑,再除以四。所有尺寸都必須使用同一種所選單位。
結果採用對應的平方單位。直徑以毫米輸入時,結果為平方毫米;尺寸以公分輸入時,結果為平方公分。長度單位換算時,面積會依換算係數的平方變化:一平方公分等於一百平方毫米,一平方公尺等於一萬平方公分。請選擇與測量值相符的單位,而非只更換顯示的單位字尾。
淨開口面積可能與標稱面積不同。鏡座、固定環、快門、中央遮擋、圓角、網格或製造公差都可能擋住部分開口。例如,具有副鏡的反射式望遠鏡,其有效幾何集光面積等於主鏡面積減去遮擋面積。光學通量也取決於鍍膜、吸收、漸暈和入射角,因此單憑面積無法完整預測接收的能量。
本計算機適用於邊界為圓形、矩形或橢圓形的理想幾何開口。橢圓應測量完整直徑,而非半軸長;若要計算淨面積,請使用未受遮擋的內部尺寸。範例以常見的實際尺寸示範公式,但設計決策應保留適當精度並納入公差。不規則輪廓可分解成已知區域,或使用 CAD 面積測量。若有多個相同孔洞,可先計算單一開口再乘以數量;若開口相交,需扣除重疊部分。
孔徑面積範例
典型開口形狀及與其尺寸一致的面積。
| 形狀與尺寸 | 面積 | 用途 |
|---|---|---|
| 圓形,直徑 100 mm | 7,853.981634 mm² | 小型望遠鏡物鏡 |
| 矩形,80 mm × 40 mm | 3,200 mm² | 光學視窗 |
| 橢圓形,直徑 120 mm × 60 mm | 5,654.866776 mm² | 橢圓形開口 |
如何計算孔徑面積
- 選擇圓形、矩形或橢圓形孔徑。
- 選擇所有測量尺寸共用的單位。
- 輸入所需的直徑、寬度、高度或軸長。
- 計算面積,並依顯示的平方單位解讀結果。
孔徑面積常見問題
圓形應輸入半徑還是直徑?
請輸入圓形開口的完整直徑。計算機會在內部將其除以二,再套用以半徑為基礎的面積公式。
橢圓計算需要哪些尺寸?
請輸入完整的長軸與短軸直徑,不要輸入半軸長,因為公式已將兩個直徑的乘積除以四。
為什麼結果以平方單位顯示?
面積衡量二維表面,因此單位是長度乘以長度。以毫米輸入時,結果便是平方毫米。
孔徑面積能決定光學亮度嗎?
在其他條件相近時,較大的淨通光面積能收集更多光線。鍍膜、遮擋、透射率、焦比和偵測器響應也會影響實際亮度。
如何考慮中央遮擋?
先計算外圓面積,再減去遮擋部分的圓形面積。相減前請確認兩個直徑使用相同單位。