Hvad er optisk teknik?

Optisk teknik er den tekniske disciplin, der fokuserer på design af udstyr og enheder, der fungerer ved hjælp af lys.Det er baseret på videnskaben om optik, et fysikfelt, der studerer egenskaberne og adfærd ved synligt lys og dets to nærmeste naboer på det elektromagnetiske spektrum, infrarøde og ultraviolette.Praksisen med optisk teknik er gammel, og brugen af spejle, formede og polerede krystaller eller containere med klart vand til formål såsom forstørrelse eller fokusering af sollys til at starte brande er mere end 2.000 år gamle.I moderne tid er dette felt vigtigt for en meget bred vifte af teknologier, herunder optiske instrumenter såsom mikroskoper og kikkert, lasere og mange almindeligt anvendte elektroniske og kommunikationsenheder.

Nogle praktiske anvendelser af optik kan udføres ved hjælp af en model afElektromagnetisk stråling baseret på klassisk fysik.Dette skyldes, at forudsigelserne fra moderne kvantemekanik kun afviger fra klassisk mekanik i atom- eller subatomisk skala eller under ekstremt usædvanlige forhold, såsom næsten absolutte nul-temperaturer.Mange moderne optiske teknologier er baseret på, hvordan individuelle fotoner interagerer med atomer og partikler, hvor forudsigelserne af klassisk mekanik ophører med at være en nyttig tilnærmelse af virkeligheden, og derfor er videnskaben om kvanteoptik nødvendig for at forstå og mestre disse fænomener.Materialsvidenskab er også vigtig viden til optisk teknik.

Designet af mange enheder, der bruger lys til at se eller analysere objekter, involverer optisk teknik.Visningsinstrumenter såsom kikkert, teleskoper og mikroskoper bruger linser og spejle til at forstørre billeder, mens korrigerende linser for briller og kontaktlinser bryder indgående indgående lys for at kompensere for defekter i bæresynet.Derfor kræver deres skabelse betydelig videnskabelig viden om, hvordan disse optiske komponenter vil påvirke indgående lys.Succesfuld optisk objektivdesign kræver forståelse af både, hvordan en linse sammensætning, struktur og form vil påvirke funktionen af en optisk enhed, og hvordan en linseform og materialer vil påvirke faktorer, såsom enheder masse, størrelse og vægtfordeling, somgodt som dens evne til at operere under forskellige forhold.

Designet af enheder, der kaldes spektrometre, kan ikke udføres uden optisk teknik.Et spektrometer bruger egenskaberne ved indkommende fotoner til at opdage information om den kemiske sammensætning eller andre træk i sagen, som lyset er blevet udsendt af eller interageret med.Spektrometre findes i en lang række forskellige typer og er enormt vigtige for moderne videnskab og industri, i applikationer, der spænder fra at identificere sammensætningen af mineraler til kvalitetskontrol i metalbearbejdningsindustrien til at studere bevægelsen af andre galakser.

Optisk teknik er ligeledes vigtigtil fiberoptisk teknologi, der transmitterer information gennem kabler ved hjælp af lysimpulser i stedet for elektricitet.Optiske fibre er fleksible materialer, der kan bruges som bølgeledere, materialer, der kan guide lysretningen.De styrer lys, når det rejser ved at drage fordel af et fænomen kaldet Total Intern Reflection, som holder lyset kanaliseret ned i fiberens kerne.Designet af optiske fibre kræver en forståelse af, hvordan lys brydes, når det bevæger sig gennem forskellige medier sammen med brydningsegenskaber af forskellige materialer.Fiberoptik er vigtige for moderne kommunikationsteknologier, såsom telefoner, højhastighedsinternet og kabel-tv, på grund af deres enorme kapacitet.

Designet af lasere, der producerer smalle stråler af sammenhængende lys, er også meget afhængig af optisk teknik.Lasere fungerer af energisk spændende et materiale, kaldet et forstærkemedium, indtil det begynder at frigive energi i form af fotoner.Design af en fungerende laser involveretVes viden om både kvanteegenskaber af lys og forskellige materialer, der kan bruges som gevinstmedier for at skabe fotoner med de kvaliteter, der er nødvendige for de lasere, der er beregnet til brug, og om, hvordan optisk udstyr som linser og spejle kan fokusere det lys.Laserteknologi er vidt brugt i det moderne liv.Det er grundlaget for optiske diskmedieformater såsom cd'er og dvd'er, detektionsteknologi LiDAR (lysdetektion og spænder) og i mange industrielle anvendelser.