광학 공학이란 무엇입니까?

광학 공학은 빛을 사용하여 작동하는 장비 및 장치의 설계에 중점을 둔 공학 분야입니다. 그것은 가시광 선의 특성과 행동과 전자기 스펙트럼, 적외선 및 자외선에서 가장 가까운 두 이웃을 연구하는 물리학 분야 인 광학 과학을 기반으로합니다. 광학 공학의 실천은 고대에 이루어졌으며, 확대, 불을 피우기 위해 햇빛을 집중시키는 등의 목적으로 거울, ​​성형 및 연마 된 결정 또는 맑은 물 용기를 사용하는 것은 2,000 년이 넘었습니다. 현대에는이 분야가 현미경 및 쌍안경과 같은 광학 기기, 레이저 및 일반적으로 사용되는 많은 전자 및 통신 장치를 포함한 광범위한 기술에 중요합니다.

광학의 일부 실제 적용은 고전 물리학에 기반한 전자기 방사선 모델을 사용하여 수행 할 수 있습니다. 현대 양자 역학의 예측은 원자 또는 아 원자 규모 또는 절대 온도 0과 같은 매우 이례적인 조건에서만 고전 역학에서 눈에 띄게 달라지기 때문입니다. 많은 현대의 광학 기술은 개별 광자가 원자와 입자와 상호 작용하는 방식을 기반으로합니다. 고전 역학에 대한 예측이 현실의 유용한 근사치가 아니기 때문에 양자 광학의 과학이 이러한 현상을 이해하고 숙달하는 데 필요합니다. 재료 과학은 또한 광학 공학에 대한 중요한 지식입니다.

빛을 사용하여 물체를 보거나 분석하는 많은 장치의 설계에는 광학 공학이 포함됩니다. 쌍안경, 망원경 및 현미경과 같은 관측 도구는 렌즈와 거울을 사용하여 이미지를 확대하는 반면, 안경 및 콘택트 렌즈의 수정 렌즈는 들어오는 빛을 굴절시켜 착용자의 시력 결함을 보완합니다. 따라서, 그것들의 창조는 이러한 광학 구성 요소들이 입사광에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 상당한 과학 지식을 요구한다. 성공적인 광학 렌즈 설계는 렌즈의 구성, 구조 및 모양이 광학 장치의 기능에 미치는 영향과 렌즈의 모양 및 재료가 장치의 질량, 크기 및 무게 분포와 같은 요소에 어떤 영향을 미치는지 이해해야합니다. 다른 조건에서 작동 할 수있는 능력뿐만 아니라

광학 공학 없이는 분광계라는 장치를 설계 할 수 없습니다. 분광계는 들어오는 광자의 특성을 사용하여 화학 성분 또는 빛이 방출하거나 상호 작용 한 물질의 다른 특성에 대한 정보를 찾습니다. 분광계는 다양한 종류의 다양한 형태로 존재하며, 광물 조성 식별에서부터 금속 가공 산업의 품질 관리, 다른 은하의 운동 연구에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 현대 과학 및 산업에 매우 중요합니다.

광학 공학은 광섬유 기술에 필수적이며 전기 대신 펄스를 사용하여 케이블을 통해 정보를 전송합니다. 광섬유는 광 방향을 안내 할 수있는 도파관으로 사용할 수있는 유연한 재료입니다. 전체 내부 반사라고하는 현상을 이용하여 빛이 진행될 때 빛을 유도하여 섬유의 핵심으로 빛을 전달합니다. 광섬유 설계는 다른 재료의 굴절 품질과 함께 다른 매체를 통해 빛이 어떻게 굴절되는지 이해해야합니다. 광섬유는 엄청난 용량으로 인해 전화, 고속 인터넷 및 케이블 TV와 같은 현대 통신 기술에 필수적입니다.

좁은 코 히어 런트 광 빔을 생성하는 레이저 디자인도 광학 공학에 크게 의존합니다. 레이저는 광자 형태의 에너지 방출이 시작될 때까지 이득 매체라고하는 물질을 에너지 적으로 여기시켜 작동합니다. 작동하는 레이저를 설계하려면 레이저의 의도 된 용도에 필요한 품질을 가진 광자를 생성하고 렌즈 및 거울과 같은 광학 장비가 초점을 맞출 수있는 방법에 대한 이득 매체로 사용할 수있는 빛의 양자 특성과 다양한 재료에 대한 지식이 필요합니다 그 빛. 레이저 기술은 현대 생활에서 널리 사용됩니다. CD 및 DVD와 같은 광학 디스크 미디어 형식, 탐지 기술 LIDAR (광 감지 및 거리 측정) 및 많은 산업 응용 분야의 기초입니다.