Was ist optische Ingenieurwesen?
Optical Engineering ist die technische Disziplin, die sich auf die Konstruktion von Geräten und Geräten konzentriert, die mit Licht funktionieren. Es basiert auf der Wissenschaft der Optik, einem Bereich der Physik, das die Eigenschaften und Verhaltensweisen von sichtbarem Licht und seine beiden nächsten Nachbarn im elektromagnetischen Spektrum, Infrarot und Ultraviolett untersucht. Die Praxis der optischen Ingenieurwesen ist uralt, und die Verwendung von Spiegeln, geformten und polierten Kristallen oder Behältern mit klarem Wasser für Zwecke wie Vergrößerung oder Fokussierung von Sonnenlicht zum Start von Bränden ist mehr als 2.000 Jahre alt. In der modernen Zeit ist dieses Feld für eine sehr breite Palette von Technologien wichtig, einschließlich optischer Instrumente wie Mikroskope und Ferngläser, Laser und vielen häufig verwendeten elektronischen und Kommunikationsgeräten. Dies liegt daran, dass die Vorhersagen der modernen Quantenmechanik deutlich von CLA abweichenSSICAL-Mechanik nur in der atomaren oder subatomaren Skala oder unter extrem ungewöhnlichen Bedingungen wie Temperaturen nahezu-ansolute Null. Viele moderne optische Technologien basieren darauf, wie einzelne Photonen mit Atomen und Partikeln interagieren, bei denen die Vorhersagen der klassischen Mechanik nicht mehr eine nützliche Annäherung an die Realität darstellen, und daher ist die Wissenschaft der Quantenoptik notwendig, um diese Phänomene zu verstehen und zu beherrschen. Die Materialwissenschaft ist auch wichtiges Wissen für optisches Engineering.
Das Design vieler Geräte, die Licht verwenden, um Objekte anzusehen oder zu analysieren, beinhaltet optische Engineering. Das Betrachten von Instrumenten wie Ferngläser, Teleskope und Mikroskope verwenden Linsen und Spiegel, um Bilder zu vergrößern, während Korrekturlinsen für Brillen und Kontaktlinsen eingehendes Licht brechen, um Defekte im Sehen des Trägers auszugleichen. Daher erfordert ihre Schöpfung beträchtliches wissenschaftliches Wissen darüber, wie tHESE optische Komponenten beeinflussen das eingehende Licht. Erfolgreiche optische Objektivdesign erfordert das Verständnis der Art und Weise, wie sich die Zusammensetzung, die Struktur und die Form eines Objektivs auf die Funktionsweise eines optischen Geräts auswirken, und wie die Form und die Materialien der Linse Faktoren wie die Masse, Größe und Verteilung des Gewichts des Geräts sowie deren Fähigkeit, unter verschiedenen Bedingungen zu arbeiten, beeinflussen.
Das Design von Geräten, die als Spektrometer bezeichnet werden, kann nicht ohne optische Technik durchgeführt werden. Ein Spektrometer verwendet die Eigenschaften eingehender Photonen, um Informationen über die chemische Zusammensetzung oder andere Merkmale der Angelegenheit zu ermitteln, dass das Licht von dem Licht emittiert wurde oder mit dem interagiert wurde. Spektrometer existieren in einer Vielzahl verschiedener Typen und sind für die moderne Wissenschaft und Industrie enorm wichtig, in Anwendungen, die von der Identifizierung der Zusammensetzung von Mineralien bis zur Qualitätskontrolle in der Metallbearbeitungsbranche bis hin zur Untersuchung der Bewegung anderer Galaxien reichen.
Die optische Technik ist ebenfalls Essential zu faseroptischer Technologie, die Informationen über Kabel mit Lichtimpulsen anstelle von Strom überträgt. Optische Fasern sind flexible Materialien, die als Wellenleiter verwendet werden können, Materialien, die die Lichtrichtung leiten können. Sie leiten das Licht auf, indem sie ein Phänomen nutzen, das als totaler interner Reflexion bezeichnet wird und das Licht den Kern der Faser herunterläuft. Das Design von optischen Fasern erfordert ein Verständnis dafür, wie Licht zusammen mit den refraktiven Eigenschaften verschiedener Materialien durch verschiedene Medien bewegt wird. Glasfaseroptik sind aufgrund ihrer enormen Kapazität für moderne Kommunikationstechnologien wie Telefone, Hochgeschwindigkeits-Internet und Kabelfernsehen von wesentlicher Bedeutung.
Das Design von Lasern, die schmale Lichtbalken produzieren, basiert auch stark auf optisches Engineering. Laser arbeiten durch energetisch aufregendes Material, das als Gewinnmedium bezeichnet wird, bis es anfängt, Energie in Form von Photonen freizusetzen. Entwerfen ein worKing Laser beinhaltet Kenntnisse sowohl über die Quanteneigenschaften von Licht als auch über verschiedene Materialien, die als Gewinnmedien verwendet werden können, um Photonen mit den Qualitäten zu schaffen, die für die beabsichtigte Verwendung des Lasers erforderlich sind, und wie optische Geräte wie Linsen und Spiegel dieses Licht fokussieren können. Die Lasertechnologie wird im modernen Leben weit verbreitet. Es ist die Grundlage für optische Festplattenmedienformate wie CDs und DVDs, der Detektionstechnologie -Lidar (Lichterkennung und -reichweite) und in vielen industriellen Anwendungen.