Hva er optisk teknikk?
Optisk prosjektering er ingeniørdisiplinen som fokuserer på design av utstyr og enheter som fungerer ved bruk av lys. Det er basert på vitenskapen om optikk, et fysikkfelt som studerer egenskapene og atferden til synlig lys og dets to nærmeste naboer på det elektromagnetiske spekteret, infrarødt og ultrafiolett. Utøvelsen av optisk prosjektering er eldgammel, og bruken av speil, formede og polerte krystaller eller beholdere med klart vann til formål som forstørrelse eller fokuserende sollys for å starte branner er mer enn 2000 år gammel. I moderne tid er dette feltet viktig for en lang rekke teknologier, inkludert optiske instrumenter som mikroskop og kikkert, lasere og mange ofte brukte elektroniske og kommunikasjonsenheter.
Noen praktiske anvendelser av optikk kan gjøres ved bruk av en modell for elektromagnetisk stråling basert på klassisk fysikk. Dette er fordi spådommene for moderne kvantemekanikk avviker merkbart fra klassisk mekanikk bare i atom- eller subatomsk skala eller under ekstremt uvanlige forhold som nesten absolutte nulltemperaturer. Mange moderne optiske teknologier er basert på hvordan individuelle fotoner interagerer med atomer og partikler, der forutsigelsene fra klassisk mekanikk slutter å være en nyttig tilnærming av virkeligheten, og vitenskapen om kvanteoptikk er nødvendig for å forstå og mestre disse fenomenene. Materialvitenskap er også viktig kunnskap for optisk prosjektering.
Utformingen av mange enheter som bruker lys for å se eller analysere objekter innebærer optisk prosjektering. Visningsinstrumenter som kikkert, teleskop og mikroskop bruker linser og speil for å forstørre bilder, mens korrigerende linser for briller og kontaktlinser bryter inngående lys for å kompensere for feil i brukerens syn. Dermed krever deres opprettelse betydelig vitenskapelig kunnskap om hvordan disse optiske komponentene vil påvirke innkommende lys. Vellykket optisk linsedesign krever forståelse av hvordan en linses sammensetning, struktur og form vil påvirke funksjonen til en optisk enhet, og hvordan en linses form og materialer vil påvirke faktorer som enhetens masse, størrelse og vektfordeling. , så vel som dens evne til å operere under forskjellige forhold.
Utformingen av enheter som kalles spektrometre kan ikke gjøres uten optisk prosjektering. Et spektrometer bruker egenskapene til innkommende fotoner for å oppdage informasjon om den kjemiske sammensetningen eller andre kjennetegn ved saken som lyset har blitt sendt ut av eller samhandlet med. Spektrometre eksisterer i en lang rekke forskjellige typer og er enormt viktige for moderne vitenskap og industri, i bruksområder som spenner fra å identifisere sammensetningen av mineraler til kvalitetskontroll i metallbearbeidingsindustrien til å studere bevegelsen til andre galakser.
Optisk prosjektering er også viktig for fiberoptisk teknologi, som overfører informasjon gjennom kabler ved bruk av lysimpulser i stedet for elektrisitet. Optiske fibre er fleksible materialer som kan brukes som bølgeledere, materialer som kan lede lysretningen. De leder lyset når det beveger seg ved å dra nytte av et fenomen som kalles total indre refleksjon, som holder lyset kanalisert ned langs fiberens kjerne. Utformingen av optiske fibre krever forståelse av hvordan lys brytes når det beveger seg gjennom forskjellige medier, sammen med brytningsegenskapene til forskjellige materialer. Fiberoptikk er avgjørende for moderne kommunikasjonsteknologi, som telefoner, høyhastighetsinternett og kabel-tv på grunn av deres enorme kapasitet.
Utformingen av lasere, som produserer smale bjelker med sammenhengende lys, er også veldig avhengig av optisk prosjektering. Lasere fungerer ved å spennende et materiale, kalt et forsterkningsmedium, til det begynner å frigjøre energi i form av fotoner. Å designe en fungerende laser innebærer kunnskap om både kvanteegenskapene til lys og forskjellige materialer som kan brukes som forsterkningsmedia for å lage fotoner med de kvalitetene som er nødvendige for laserens tiltenkte bruk og hvordan optisk utstyr som linser og speil kan fokusere. det lyset. Laserteknologi er mye brukt i moderne liv. Det er grunnlaget for optiske diskmediasformater som CDer og DVDer, deteksjonsteknologien LIDAR (lysdeteksjon og rekkevidde) og i mange industrielle applikasjoner.