Hvad er optisk teknik?
Optisk teknik er den ingeniørdisciplin, der fokuserer på design af udstyr og enheder, der fungerer ved hjælp af lys. Det er baseret på videnskaben om optik, et fysikfelt, der studerer egenskaber og opførsel af synligt lys og dets to nærmeste naboer på det elektromagnetiske spektrum, infrarødt og ultraviolet. Praksis med optisk teknik er eldgammel, og brugen af spejle, formede og polerede krystaller eller beholdere med klart vand til formål som forstørrelse eller fokuserende sollys til at starte brande er mere end 2.000 år gammel. I moderne tid er dette felt vigtigt for en meget bred vifte af teknologier, herunder optiske instrumenter såsom mikroskoper og kikkert, lasere og mange almindeligt anvendte elektroniske og kommunikationsenheder.
Nogle praktiske anvendelser af optik kan udføres ved hjælp af en model for elektromagnetisk stråling baseret på klassisk fysik. Dette skyldes, at forudsigelserne om moderne kvantemekanik afviger mærkbart fra klassisk mekanik kun i atom- eller subatomisk skala eller under ekstremt usædvanlige forhold såsom næsten absolutte nul temperaturer. Mange moderne optiske teknologier er baseret på, hvordan individuelle fotoner interagerer med atomer og partikler, hvor forudsigelser fra klassisk mekanik ophører med at være en nyttig tilnærmelse af virkeligheden, og derfor er videnskaben om kvanteoptik nødvendig for at forstå og mestre disse fænomener. Materialevidenskab er også vigtig viden for optisk teknik.
Designet af mange enheder, der bruger lys til at se eller analysere objekter involverer optisk teknik. Visningsinstrumenter som kikkert, teleskoper og mikroskoper bruger linser og spejle til at forstørre billeder, mens korrigerende linser til briller og kontaktlinser bryder indgående lys for at kompensere for defekter i brugerens syn. Således kræver deres oprettelse betydelig videnskabelig viden om, hvordan disse optiske komponenter vil påvirke indgående lys. Vellykket optisk linsedesign kræver forståelse af, hvordan en linse 'sammensætning, struktur og form påvirker funktionen af en optisk enhed, og hvordan en linse' form og materialer vil påvirke faktorer som enhedens masse, størrelse og vægtfordeling samt dens evne til at operere under forskellige forhold.
Designet af enheder kaldet spektrometre kan ikke udføres uden optisk teknik. Et spektrometer bruger egenskaberne ved indkommende fotoner til at finde information om den kemiske sammensætning eller andre egenskaber ved det stof, som lyset er udsendt af eller interageret med. Spektrometre findes i en bred vifte af forskellige typer og er enormt vigtige for moderne videnskab og industri inden for anvendelser, der spænder fra at identificere sammensætningen af mineraler til kvalitetskontrol i metalbearbejdningsindustrien til at studere bevægelsen af andre galakser.
Optisk konstruktion er ligeledes vigtig for fiberoptisk teknologi, der overfører information gennem kabler ved hjælp af lysimpulser i stedet for elektricitet. Optiske fibre er fleksible materialer, der kan bruges som bølgeledere, materialer, der kan styre lysretningen. De leder lyset, når det bevæger sig ved at drage fordel af et fænomen kaldet total intern reflektion, som holder lyset kanaliseret ned langs fiberens kerne. Designet af optiske fibre kræver en forståelse af, hvordan lys brydes, når det bevæger sig gennem forskellige medier, sammen med de forskellige materialers brydningsegenskaber. Fiberoptik er vigtig for moderne kommunikationsteknologier, såsom telefoner, højhastighedsinternet og kabel-tv på grund af deres enorme kapacitet.
Designet af lasere, der producerer smalle bjælker af sammenhængende lys, er også meget afhængige af optisk teknik. Lasere arbejder ved energisk at spænde et materiale, kaldet et forstærkningsmedium, indtil det begynder at frigive energi i form af fotoner. At designe en arbejds laser involverer viden om både kvanteegenskaber for lys og forskellige materialer, der kan bruges som forstærkningsmedie for at skabe fotoner med de kvaliteter, der er nødvendige for laserens tilsigtede anvendelse, og hvordan optisk udstyr som linser og spejle kan fokusere det lys. Laserteknologi bruges i vid udstrækning i det moderne liv. Det er grundlaget for optiske diskmedieformater som cd'er og dvd'er, påvisningsteknologien LIDAR (lysdetektering og rækkevidde) og i mange industrielle applikationer.