Hva er optisk ingeniørfag?
Optisk ingeniørfag er ingeniørdisiplinen som fokuserer på utforming av utstyr og enheter som fungerer ved å bruke lys. Det er basert på vitenskapen om optikk, et fysikkfelt som studerer egenskapene og atferden til synlig lys og dens to nærmeste naboer på det elektromagnetiske spekteret, infrarød og ultrafiolett. Praksisen med optisk ingeniørfag er eldgammel, og bruk av speil, formede og polerte krystaller, eller beholdere med klart vann til formål som forstørrelse eller fokusering av sollys for å starte branner er mer enn 2000 år gammel. I moderne tid er dette feltet viktig for et veldig bredt utvalg av teknologier, inkludert optiske instrumenter som mikroskop og kikkert, lasere og mange ofte brukte elektroniske og kommunikasjonsapparater.
Noen praktiske anvendelser av optikk kan gjøres ved hjelp av en modell av elektromagnetisk stråling basert på klassisk fysikk. Dette er fordi spådommene om moderne kvantemekanikk avviker merkbart fra CLAssical Mechanics bare i den atomiske eller subatomiske skalaen eller under ekstremt uvanlige forhold som nesten-uberettigede nulltemperaturer. Mange moderne optiske teknologier er basert på hvordan individuelle fotoner interagerer med atomer og partikler, der spådommene om klassisk mekanikk slutter å være en nyttig tilnærming av virkeligheten, og derfor er vitenskapen om kvanteoptikk nødvendig for å forstå og mestre disse fenomenene. Materialvitenskap er også viktig kunnskap for optisk ingeniørfag.
Utformingen av mange enheter som bruker lys for å se eller analysere objekter innebærer optisk ingeniørfag. Visningsinstrumenter som kikkert, teleskoper og mikroskop bruker linser og speil for å forstørre bilder, mens korrigerende linser for briller og kontaktlinser bryter innkommende lys for å kompensere for feil i brukerens syn. Dermed krever skapelsen deres betydelig vitenskapelig kunnskap om hvordanHese optiske komponenter vil påvirke innkommende lys. Vellykket optisk linsedesign krever forståelse av både hvordan en linse -sammensetning, struktur og form vil påvirke funksjonen til en optisk enhet, og hvordan en linseform 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 egenskaper i saken som lyset har blitt avgitt av eller samhandlet med. Spektrometre finnes i et bredt utvalg av forskjellige typer og er enormt viktige for moderne vitenskap og industri, i applikasjoner som spenner fra å identifisere sammensetningen av mineraler til kvalitetskontroll i metallarbeidsindustrien til å studere bevegelsen til andre galakser.
Optisk ingeniørfag er også essential til fiberoptisk teknologi, som overfører informasjon gjennom kabler ved bruk av lyspulser i stedet for strøm. Optiske fibre er fleksible materialer som kan brukes som bølgeledere, materialer som kan lede lysretningen. De leder lys når det reiser ved å dra nytte av et fenomen som kalles total intern refleksjon, som holder lyset kanalisert nedover kjernen av fiberen. Utformingen av optiske fibre krever en forståelse av hvordan lys brytes når det beveger seg gjennom forskjellige medier, sammen med brytningskvalitetene til forskjellige materialer. Fiberoptikk er avgjørende for moderne kommunikasjonsteknologier, for eksempel 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 ingeniørfag. Lasere jobber med energisk spennende et materiale, kalt et forsterkningsmedium, til det begynner å frigjøre energi i form av fotoner. Designe en WorKing -laser involverer kunnskap om både kvanteegenskapene til lys og forskjellige materialer som kan brukes som gevinst medier for å lage fotoner med de egenskapene som er nødvendige for laserens tiltenkte bruk og om hvordan optisk utstyr som linser og speil kan fokusere det lyset. Laserteknologi er mye brukt i det moderne liv. Det er grunnlaget for optiske disk medieformater som CDer og DVDer, deteksjonsteknologi LIDAR (lysdeteksjon og rekkevidde), og i mange industrielle applikasjoner.