¿Qué es la ingeniería óptica?
La ingeniería óptica es la disciplina de ingeniería que se centra en el diseño de equipos y dispositivos que funcionan mediante el uso de la luz. Se basa en la ciencia de la óptica, un campo de física que estudia las propiedades y comportamientos de la luz visible y sus dos vecinos más cercanos en el espectro electromagnético, infrarrojos y ultravioleta. La práctica de la ingeniería óptica es antigua, y el uso de espejos, cristales con forma y pulidos, o contenedores de agua clara para fines como el aumento o la luz solar de enfoque para comenzar los incendios tiene más de 2.000 años. En los tiempos modernos, este campo es importante para una amplia gama de tecnologías, incluidos instrumentos ópticos como microscopios y binoculares, láseres y muchos dispositivos electrónicos y de comunicación comúnmente utilizados.
Se pueden hacer algunas aplicaciones prácticas de ópticas utilizando un modelo de radiación electromagnética basada en física clásica. Esto se debe a que las predicciones de la mecánica cuántica moderna divergen notablemente de CLAMecánica ssical solo a escala atómica o subatómica o en condiciones extremadamente inusuales, como temperaturas cero casi absolutas. Muchas tecnologías ópticas modernas se basan en cómo los fotones individuales interactúan con átomos y partículas, donde las predicciones de la mecánica clásica dejan de ser una aproximación útil de la realidad, por lo que la ciencia de la óptica cuántica es necesaria para comprender y dominar estos fenómenos. La ciencia de los materiales también es un conocimiento importante para la ingeniería óptica.
El diseño de muchos dispositivos que usan luz para ver o analizar objetos implica ingeniería óptica. La visualización de instrumentos como binoculares, telescopios y microscopios usa lentes y espejos para magnificar las imágenes, mientras que las lentes correctivas para anteojos y lentes de contacto refractan la luz entrante para compensar los defectos en la visión del usuario. Por lo tanto, su creación exige un conocimiento científico considerable de cómo tEstos componentes ópticos afectarán la luz entrante. El diseño exitoso de la lente óptica requiere una comprensión de cómo la composición, estructura y forma de una lente afectará el funcionamiento de un dispositivo óptico, y cómo la forma y los materiales de una lente afectarán los factores como la masa, el tamaño y la distribución del peso del dispositivo, así como su capacidad para operar en diferentes condiciones.
El diseño de dispositivos llamados espectrómetros no se puede hacer sin ingeniería óptica. Un espectrómetro utiliza las propiedades de los fotones entrantes para descubrir información sobre la composición química u otros rasgos del asunto con el que la luz ha sido emitida o interactuada. Los espectrómetros existen en una amplia gama de diferentes tipos y son enormemente importantes para la ciencia y la industria moderna, en aplicaciones que van desde la identificación de la composición de los minerales hasta el control de calidad en la industria de metalurgia hasta estudiar el movimiento de otras galaxias.
La ingeniería óptica es también esenciaL a la tecnología de fibra óptica, que transmite información a través de cables utilizando pulsos de luz en lugar de electricidad. Las fibras ópticas son materiales flexibles que pueden usarse como guías de onda, materiales que pueden guiar la dirección de la luz. Guían la luz a medida que viaja aprovechando un fenómeno llamado reflexión interna total, que mantiene la luz canalizada por el núcleo de la fibra. El diseño de fibras ópticas requiere una comprensión de cómo se refracta la luz a medida que se mueve a través de diferentes medios, junto con las cualidades refractivas de diferentes materiales. Los ápics de fibra son esenciales para las tecnologías de comunicación modernas, como teléfonos, internet de alta velocidad y televisión por cable, debido a su enorme capacidad.
El diseño de láseres, que producen vigas estrechas de luz coherente, también depende en gran medida de la ingeniería óptica. Los láseres funcionan con un material enérgicamente emocionante, llamado medio de ganancia, hasta que comienza a liberar energía en forma de fotones. Diseñando un trabajoKing Laser implica el conocimiento tanto de las propiedades cuánticas de la luz como de los diferentes materiales que pueden usarse como medios de ganancia para crear fotones con las cualidades necesarias para el uso previsto del láser y de cómo los equipos ópticos, como las lentes y los espejos, pueden enfocar esa luz. La tecnología láser se usa ampliamente en la vida moderna. Es la base de formatos de medios de disco óptico, como CD y DVD, la tecnología de detección LiDAR (detección de luz y rango) y en muchas aplicaciones industriales.