Co je optické inženýrství?
Optical Engineering je inženýrská disciplína, která se zaměřuje na návrh zařízení a zařízení, které fungují pomocí světla. Je založen na vědě o optice, oblasti fyziky, která studuje vlastnosti a chování viditelného světla a jeho dva nejbližší sousedy na elektromagnetickém spektru, infračerveném a ultrafialu. Praxe optického inženýrství je starověká a použití zrcadel, tvarovaných a leštěných krystalů nebo kontejnerů čisté vody pro účely, jako je zvětšení nebo zaostření slunečního světla pro zahájení požárů, je starší než 2 000 let. V moderní době je toto pole důležité pro velmi širokou škálu technologií, včetně optických nástrojů, jako jsou mikroskopy a dalekohled, lasery a mnoho běžně používaných elektronických a komunikačních zařízení.
Některé praktické aplikace optiky lze provést pomocí modelu elektromagnetického záření založeného na klasické fyzice. Je to proto, že předpovědi moderní kvantové mechaniky se znatelně liší od CLASsická mechanika pouze v atomové nebo subatomové stupnici nebo za extrémně neobvyklých podmínek, jako jsou teploty téměř absolutní nulové. Mnoho moderních optických technologií je založeno na tom, jak jednotlivé fotony interagují s atomy a částicemi, kde předpovědi klasické mechaniky přestanou být užitečnou aproximací reality, a proto je pro pochopení a zvládnutí těchto jevů nutné věda o kvantové optice. Věda o materiálech je také důležitými znalostmi pro optické inženýrství.
Konstrukce mnoha zařízení, která používají světlo k prohlížení nebo analýze objektů, zahrnuje optické inženýrství. Prohlížení nástrojů, jako jsou dalekohledy, dalekohledy a mikroskopy, používají čočky a zrcadla k zvětšení obrazů, zatímco opravné čočky pro brýle a kontaktní čočky refragují příchozí světlo, aby kompenzovaly vady ve vidění nositele. Jejich tvorba tedy vyžaduje značné vědecké znalosti o tom, jak tHese optické komponenty ovlivní příchozí světlo. Úspěšný návrh optické čočky vyžaduje pochopení toho, jak složení, struktura a tvar čočky ovlivní fungování optického zařízení a jak tvar a materiály čočky ovlivní faktory, jako je hmotnost, velikost a distribuce hmotnosti zařízení, jakož i jeho schopnost fungovat v různých podmínkách.
Návrh zařízení zvaných spektrometry nelze provést bez optického inženýrství. Spektrometr používá vlastnosti příchozích fotonů k objevování informací o chemickém složení nebo jiných vlastnostech věci, s nimiž bylo světlo emitováno nebo interagováno. Spektrometry existují v široké škále různých typů a jsou pro moderní vědu a průmysl nesmírně důležité v aplikacích od identifikace složení minerálů po kontrolu kvality v kovoobráběcím průmyslu až po studium pohybu jiných galaxií.
Optické inženýrství je také EssentiaL až vlákno-optická technologie, která přenáší informace prostřednictvím kabelů pomocí impulsů světla místo elektřiny. Optická vlákna jsou flexibilní materiály, které lze použít jako vlnovody, materiály, které mohou vést směr světla. Vedou světlo, když cestuje tím, že využívá jev zvaný Total Internal Reflection, který udržuje světlo nasměrované po jádru vlákna. Konstrukce optických vláken vyžaduje pochopení toho, jak se světlo refrakční, když se pohybuje různými médii, spolu s refrakčními vlastnostmi různých materiálů. Optika vlákna je nezbytná pro moderní komunikační technologie, jako jsou telefony, vysokorychlostní internet a kabelová televize, kvůli jejich obrovské kapacitě.
Návrh laserů, které produkují úzké paprsky koherentního světla, se také silně spoléhá na optické inženýrství. Lasery pracují energicky vzrušujícím materiálem, který se nazývá ziskové médium, dokud nezačne uvolňovat energii ve formě fotonů. Navrhování worKing Laser zahrnuje znalost kvantových vlastností světla a různých materiálů, které lze použít jako GIEL MEDIE, aby se vytvořily fotony s vlastnostmi nezbytnými pro zamýšlené použití laseru, tak o tom, jak optická zařízení, jako jsou čočky a zrcadla, mohou toto světlo zaměřit. Laserová technologie je v moderním životě široce používána. Je to základ pro formáty médií optických disků, jako jsou CD a DVD, detekční technologie Lidar (detekce a rozsah světla) a v mnoha průmyslových aplikacích.