O que é engenharia óptica?

Engenharia óptica é a disciplina de engenharia que se concentra no design de equipamentos e dispositivos que funcionam usando luz. É baseado na ciência da óptica, um campo de física que estuda as propriedades e comportamentos da luz visível e seus dois vizinhos mais próximos no espectro eletromagnético, infravermelho e ultravioleta. A prática da engenharia óptica é antiga e o uso de espelhos, cristais moldados e polidos, ou recipientes de água limpa para fins como ampliação ou foco na luz solar para iniciar incêndios, tem mais de 2.000 anos. Nos tempos modernos, esse campo é importante para uma ampla gama de tecnologias, incluindo instrumentos ópticos, como microscópios e binóculos, lasers e muitos dispositivos eletrônicos e de comunicação comumente usados. Isso ocorre porque as previsões da mecânica quântica moderna divergem visivelmente do CLAA mecânica ssical apenas na escala atômica ou subatômica ou em condições extremamente incomuns, como temperaturas zero quase absolidas. Muitas tecnologias ópticas modernas são baseadas em como os fótons individuais interagem com átomos e partículas, onde as previsões da mecânica clássica deixam de ser uma aproximação útil da realidade e, portanto, a ciência da óptica quântica é necessária para entender e dominar esses fenômenos. A ciência dos materiais também é um conhecimento importante para a engenharia óptica.

O design de muitos dispositivos que usam luz para visualizar ou analisar objetos envolve engenharia óptica. Os instrumentos de visualização, como binóculos, telescópios e microscópios, usam lentes e espelhos para ampliar imagens, enquanto lentes corretivas para óculos e lentes de contato refratam a luz de entrada para compensar os defeitos na visão do usuário. Assim, sua criação exige um conhecimento científico considerável de como tEsses componentes ópticos afetarão a luz de entrada. O design bem -sucedido da lente óptica requer a compreensão de como a composição, a estrutura e a forma de uma lente afetará o funcionamento de um dispositivo óptico e como a forma e os materiais de uma lente afetarão fatores como a massa, o tamanho e a distribuição de peso do dispositivo, bem como sua capacidade de operar em diferentes condições.

O design de dispositivos chamados espectrômetros não pode ser feito sem engenharia óptica. Um espectrômetro usa as propriedades dos fótons recebidos para descobrir informações sobre a composição química ou outras características da questão que a luz foi emitida ou interagida. Os espectrômetros existem em uma ampla variedade de tipos diferentes e são extremamente importantes para a ciência e a indústria modernas, em aplicações que vão desde a identificação da composição dos minerais até o controle de qualidade na indústria de metalworking até o estudo do movimento de outras galáxias.

A engenharia óptica também é Essential à tecnologia de fibra óptica, que transmite informações através de cabos usando pulsos de luz em vez de eletricidade. As fibras ópticas são materiais flexíveis que podem ser usados ​​como guias de onda, materiais que podem guiar a direção da luz. Eles guiam a luz enquanto viaja aproveitando um fenômeno chamado reflexão interna total, que mantém a luz canalizada no núcleo da fibra. O design das fibras ópticas requer uma compreensão de como a luz é refratada à medida que se move através de diferentes meios, juntamente com as qualidades refrativas de diferentes materiais. A fibra-óptica é essencial para as modernas tecnologias de comunicação, como telefones, Internet de alta velocidade e televisão a cabo, devido à sua enorme capacidade.

O design de lasers, que produzem vigas estreitas de luz coerente, também depende fortemente da engenharia óptica. Os lasers trabalham com um material em emocionamento energeticamente, chamado meio de ganho, até que ele comece a liberar energia na forma de fótons. Projetando um worO laser King envolve o conhecimento das propriedades quânticas da luz e de diferentes materiais que podem ser usados ​​como mídia de ganho para criar fótons com as qualidades necessárias para o uso pretendido do laser e de como equipamentos ópticos, como lentes e espelhos, podem focar essa luz. A tecnologia a laser é amplamente usada na vida moderna. É a base para formatos de mídia de disco óptica, como CDs e DVDs, o LiDAR de tecnologia de detecção (detecção de luz e variação) e em muitas aplicações industriais.