Vad är optisk teknik?
Optisk teknik är den tekniska disciplinen som fokuserar på design av utrustning och enheter som fungerar med hjälp av ljus. Det är baserat på vetenskapen om optik, ett fysikfält som studerar egenskaper och beteenden hos synligt ljus och dess två närmaste grannar på det elektromagnetiska spektrumet, infraröd och ultraviolett. Utövandet av optisk teknik är forntida, och användningen av speglar, formade och polerade kristaller eller behållare med klart vatten för ändamål som förstoring eller fokusera solljus för att starta bränder är mer än 2000 år gammal. I modern tid är detta område viktigt för ett mycket brett utbud av tekniker, inklusive optiska instrument såsom mikroskop och kikare, lasrar och många vanliga elektroniska och kommunikationsenheter.
Vissa praktiska tillämpningar av optik kan göras med hjälp av en modell för elektromagnetisk strålning baserad på klassisk fysik. Detta beror på att förutsägelserna i modern kvantmekanik avviker märkbart från klassisk mekanik endast på atom- eller subatomskala eller under extremt ovanliga förhållanden, såsom nästan absoluta nolltemperaturer. Många moderna optiska tekniker är baserade på hur enskilda fotoner interagerar med atomer och partiklar, där förutsägelserna av klassisk mekanik upphör att vara en användbar tillnärmning av verkligheten, och därför är vetenskapen om kvantoptik nödvändig för att förstå och behärska dessa fenomen. Materialvetenskap är också viktig kunskap för optisk teknik.
Utformningen av många enheter som använder ljus för att visa eller analysera föremål innebär optisk teknik. Visningsinstrument som kikare, teleskop och mikroskop använder linser och speglar för att förstora bilder, medan korrigerande linser för glasögon och kontaktlinser bryter in inkommande ljus för att kompensera för defekter i bärarens syn. Således kräver deras skapande betydande vetenskaplig kunskap om hur dessa optiska komponenter kommer att påverka inkommande ljus. Framgångsrik optisk linsdesign kräver förståelse för både hur linsens sammansättning, struktur och form påverkar funktionen hos en optisk enhet och hur en linsform och material påverkar faktorer som enhetens massa, storlek och viktfördelning. , liksom dess förmåga att arbeta under olika förhållanden.
Utformningen av enheter som kallas spektrometrar kan inte göras utan optisk teknik. En spektrometer använder egenskaperna för inkommande fotoner för att upptäcka information om den kemiska sammansättningen eller andra egenskaper hos ämnet som ljuset har avgivits av eller interagerat med. Spektrometrar finns i en mängd olika typer och är oerhört viktiga för modern vetenskap och industri, i applikationer som sträcker sig från att identifiera sammansättningen av mineraler till kvalitetskontroll inom metallbearbetningsindustrin till att studera rörelsen hos andra galaxer.
Optisk konstruktion är också väsentlig för fiberoptisk teknik, som överför information via kablar med ljuspulser istället för el. Optiska fibrer är flexibla material som kan användas som vågledare, material som kan styra ljusriktningen. De styr ljuset när det rör sig genom att dra nytta av ett fenomen som kallas total inre reflektion, vilket håller ljuset kanaliserat längs fiberns kärna. Utformningen av optiska fibrer kräver en förståelse för hur ljus bryts när det rör sig genom olika media, tillsammans med brytningskvaliteterna hos olika material. Fiberoptik är avgörande för modern kommunikationsteknik, som telefoner, höghastighetsinternet och kabel-tv på grund av deras enorma kapacitet.
Utformningen av lasrar, som producerar smala strålar med sammanhängande ljus, förlitar sig också starkt på optisk teknik. Lasrar arbetar med energiskt spännande ett material, kallat ett förstärkningsmedium, tills det börjar släppa energi i form av fotoner. Att designa en fungerande laser involverar kunskap om både kvantegenskaperna för ljus och olika material som kan användas som förstärkningsmedia för att skapa fotoner med de kvaliteter som är nödvändiga för laserns avsedda användning och hur optisk utrustning som linser och speglar kan fokusera det ljuset. Laserteknologi används ofta i det moderna livet. Det är grunden för mediaformat för optiska skivor som CD-skivor och DVD-skivor, detekteringstekniken LIDAR (ljusdetektering och intervall) och i många industriella applikationer.