Kỹ thuật quang học là gì?

Kỹ thuật quang học là ngành kỹ thuật tập trung vào thiết kế thiết bị và thiết bị hoạt động bằng cách sử dụng ánh sáng.Nó dựa trên khoa học quang học, một lĩnh vực vật lý nghiên cứu các tính chất và hành vi của ánh sáng nhìn thấy và hai hàng xóm gần nhất của nó trên quang phổ điện từ, hồng ngoại và tia cực tím.Việc thực hành kỹ thuật quang học là cổ xưa, và việc sử dụng gương, các tinh thể có hình dạng và đánh bóng, hoặc các thùng chứa nước trong suốt cho các mục đích như phóng đại hoặc tập trung ánh sáng mặt trời để bắt đầu lửa là hơn 2.000 năm.Trong thời hiện đại, lĩnh vực này rất quan trọng đối với một loạt các công nghệ rất rộng, bao gồm các dụng cụ quang học như kính hiển vi và ống nhòm, laser và nhiều thiết bị truyền thông và điện tử thường được sử dụng.Bức xạ điện từ dựa trên vật lý cổ điển.Điều này là do các dự đoán của cơ học lượng tử hiện đại phân kỳ đáng kể so với cơ học cổ điển chỉ ở thang đo nguyên tử hoặc dưới nguyên tử hoặc trong các điều kiện cực kỳ bất thường như nhiệt độ gần như không tụt hậu.Nhiều công nghệ quang học hiện đại dựa trên cách các photon riêng lẻ tương tác với các nguyên tử và các hạt, trong đó các dự đoán về cơ học cổ điển không còn là một xấp xỉ hữu ích của thực tế, và do đó, khoa học về quang học lượng tử là cần thiết để hiểu và làm chủ những hiện tượng này.Khoa học vật liệu cũng là kiến thức quan trọng đối với kỹ thuật quang học. Thiết kế của nhiều thiết bị sử dụng ánh sáng để xem hoặc phân tích các đối tượng liên quan đến kỹ thuật quang học.Xem các dụng cụ như ống nhòm, kính viễn vọng và kính hiển vi sử dụng ống kính và gương để phóng đại hình ảnh, trong khi ống kính khắc phục cho kính mắt và ống kính tiếp xúc khúc xạ ánh sáng đến để bù cho các khiếm khuyết trong tầm nhìn của người đeo.Do đó, sự sáng tạo của chúng đòi hỏi kiến thức khoa học đáng kể về cách các thành phần quang học này sẽ ảnh hưởng đến ánh sáng đến.Thiết kế ống kính quang học thành công đòi hỏi sự hiểu biết về cả thành phần, cấu trúc và hình dạng của ống kính sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị quang học và cách hình dạng ống kính và vật liệu sẽ ảnh hưởng đến các yếu tố như khối lượng thiết bị, kích thước và phân phối trọng lượng, như cáchcũng như khả năng hoạt động trong các điều kiện khác nhau.

Thiết kế các thiết bị gọi là máy quang phổ không thể được thực hiện mà không có kỹ thuật quang học.Một máy quang phổ sử dụng các thuộc tính của các photon đến để khám phá thông tin về thành phần hóa học hoặc các đặc điểm khác của vấn đề mà ánh sáng đã được phát ra hoặc tương tác.Máy quang phổ tồn tại trong một loạt các loại khác nhau và cực kỳ quan trọng đối với khoa học và công nghiệp hiện đại, trong các ứng dụng từ việc xác định thành phần của khoáng chất đến kiểm soát chất lượng trong ngành công nghiệp kim loại đến nghiên cứu chuyển động của các thiên hà khác.đối với công nghệ sợi quang, truyền thông tin qua cáp sử dụng các xung ánh sáng thay vì điện.Sợi quang học là vật liệu linh hoạt có thể được sử dụng làm ống dẫn sóng, vật liệu có thể hướng dẫn hướng ánh sáng.Họ hướng dẫn ánh sáng khi nó di chuyển bằng cách tận dụng một hiện tượng gọi là phản xạ nội bộ toàn bộ, điều này giữ cho ánh sáng đi xuống lõi của sợi.Thiết kế của các sợi quang đòi hỏi sự hiểu biết về cách ánh sáng được khúc xạ khi nó di chuyển qua các phương tiện khác nhau, cùng với các phẩm chất khúc xạ của các vật liệu khác nhau.Nhạc sợi rất cần thiết cho các công nghệ truyền thông hiện đại, chẳng hạn như điện thoại, internet tốc độ cao và truyền hình cáp, do khả năng khổng lồ của chúng..Laser hoạt động bằng cách thú vị về mặt năng lượng một vật liệu, được gọi là phương tiện tăng, cho đến khi nó bắt đầu giải phóng năng lượng dưới dạng photon.Thiết kế một laser hoạt động liên quanKiến thức VES về cả tính chất lượng tử của ánh sáng và các vật liệu khác nhau có thể được sử dụng làm phương tiện đạt được để tạo ra các photon với các phẩm chất cần thiết cho các laser sử dụng và cách sử dụng thiết bị quang học như ống kính và gương có thể tập trung ánh sáng đó.Công nghệ laser được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hiện đại.Đó là cơ sở cho các định dạng môi trường đĩa quang như đĩa CD và DVD, LIDAR công nghệ phát hiện (phát hiện và phạm vi ánh sáng) và trong nhiều ứng dụng công nghiệp.