Qu'est-ce que l'ingénierie optique?
L'ingénierie optique est la discipline d'ingénierie qui se concentre sur la conception de l'équipement et des appareils qui fonctionnent en utilisant la lumière. Il est basé sur la science de l'optique, un domaine de la physique qui étudie les propriétés et les comportements de la lumière visible et ses deux voisins les plus proches sur le spectre électromagnétique, infrarouge et ultraviolet. La pratique de l'ingénierie optique est ancienne, et l'utilisation de miroirs, de cristaux en forme et polis ou de conteneurs d'eau claire à des fins telles que le grossissement ou la concentration du soleil pour commencer les incendies a plus de 2000 ans. Dans les temps modernes, ce domaine est important pour un très large éventail de technologies, y compris des instruments optiques tels que des microscopes et des jumelles, des lasers et de nombreux dispositifs électroniques et de communication couramment utilisés.
Certaines applications pratiques de l'optique peuvent être effectuées en utilisant un modèle de rayonnement électromagnétique basé sur la physique classique. En effetMécanique ssicale uniquement à l'échelle atomique ou subatomique ou dans des conditions extrêmement inhabituelles telles que les températures nulles presque absolute. De nombreuses technologies optiques modernes sont basées sur la façon dont les photons individuels interagissent avec les atomes et les particules, où les prédictions de la mécanique classique cessent d'être une approximation utile de la réalité, et donc la science de l'optique quantique est nécessaire pour comprendre et maîtriser ces phénomènes. La science des matériaux est également une connaissance importante de l'ingénierie optique.
La conception de nombreux appareils qui utilisent la lumière pour afficher ou analyser des objets implique l'ingénierie optique. La visualisation d'instruments tels que des jumelles, des télescopes et des microscopes utilise des lentilles et des miroirs pour agrandir les images, tandis que les lentilles correctives pour les lunettes et les lentilles de contact réfractent la lumière entrante pour compenser les défauts de la vision du porteur. Ainsi, leur création exige une connaissance scientifique considérable de la façon dont tLes composants optiques de l'observation affecteront la lumière entrante. La conception réussie de l'objectif optique nécessite une compréhension à la fois de la façon dont la composition, la structure et la forme d'un objectif affectera le fonctionnement d'un dispositif optique, et comment la forme et les matériaux d'un objectif affecteront des facteurs tels que la masse, la taille et la distribution du poids du dispositif, ainsi que sa capacité à fonctionner dans différentes conditions.
La conception des dispositifs appelés spectromètres ne peut pas se faire sans génie optique. Un spectromètre utilise les propriétés des photons entrants pour découvrir des informations sur la composition chimique ou d'autres traits du problème avec lesquels la lumière a été émise par ou interagi. Les spectromètres existent dans un large éventail de types différents et sont extrêmement importants pour la science et l'industrie modernes, dans des applications allant de l'identification de la composition des minéraux au contrôle de la qualité dans l'industrie du travail des métaux à l'étude du mouvement d'autres galaxies.
L'ingénierie optique est également EssentiaL à la technologie de fibre optique, qui transmet des informations à travers des câbles à l'aide d'impulsions de lumière au lieu de l'électricité. Les fibres optiques sont des matériaux flexibles qui peuvent être utilisés comme guides d'ondes, matériaux qui peuvent guider la direction de la lumière. Ils guident la lumière lorsqu'il se déplace en profitant d'un phénomène appelé réflexion interne totale, qui maintient la lumière canalisée dans le cœur de la fibre. La conception des fibres optiques nécessite une compréhension de la façon dont la lumière est réfractée à mesure qu'elle se déplace à travers différents milieux, ainsi que les qualités de réfraction de différents matériaux. Les fibres optiques sont essentielles aux technologies de communication modernes, telles que les téléphones, Internet haut débit et la télévision par câble, en raison de leur énorme capacité.
La conception des lasers, qui produisent des poutres étroites de lumière cohérente, s'appuie également fortement sur l'ingénierie optique. Les lasers fonctionnent en excitant énergétiquement un matériau, appelé moyen de gain, jusqu'à ce qu'il commence à libérer de l'énergie sous forme de photons. Concevoir un worLe laser King implique la connaissance à la fois des propriétés quantiques de la lumière et de différents matériaux qui peuvent être utilisés comme support de gain afin de créer des photons avec les qualités nécessaires à l'utilisation prévue du laser et de la façon dont l'équipement optique tel que les lentilles et les miroirs peut se concentrer sur cette lumière. La technologie laser est largement utilisée dans la vie moderne. Il est à la base des formats de support de disque optique tels que les CD et les DVD, la technologie de détection LiDAR (détection de lumière et allant), et dans de nombreuses applications industrielles.