اپتیک چیست | انواع اپتیک

اپتیک ، علمی است که با پیدایش و انتشار نور و تغییرات و وقایعی که به آن مربوط است سر و کار دارد . دو شاخه اصلی در اپتیک وجود دارد . این دو شاخه عبارتند از فیزیکی و هندسی . اپتیک فیزیکی به طبیعت و ویژگی های خود نور مربوط می شود . اپتیک هندسی به قوانینی مربوط می شود که به ویژگی تشکیل تصویر در لنزها ، آیینه ها و سایر ابزاری که از نور استفاده می کنند ، مربوط می شوند . این شاخه همچنین شامل پردازش داده اپتیکال ، که شامل دستکاری محتوی اطلاعات تصویر شکل گرفته در سیستم اپتیکال است می شود .

اصل استفاده از این واژه در مورد مطالبی است که به چشم و دید افراد مربوط می شود . بعده ها با پیشرفت لنز و سایر ابزارهایی که به بینایی کمک می کنند ، استفاده از عبارت اپتیک بسیار گسترده شد و در هر زمینه ای که مربوط به نور بود مورد استفاده قرار گرفت .

در قرن بیستم ، متدهای اپتیکال به زمینه هایی که مربوط به تشعشعات الکترومغناطیسی که با چشم قابل روئیت نیستند مانند ، ایکس – ری ( X-rays ) ، مادون قرمز ، ماوراء بنفش و امواج رادیویی مایکرو ویو ورود پیدا کرد . به این ترتیب این حوزه ها امروزه در زمینه اپتیک ورود پیدا کرده اند .

موج و ماهیت کوانتومی نور ، سرعت آن ، طول موج ، پلاریزه بودن ، پراش و تداخل ممکن است در نور یافت شود . تجزیه و تحلیل نور به اجزای سازنده آن با استفاده از منشور و مشبک ها ، اساس زمینه گسترده طیف سنجی را تشکیل می دهد .

اپتیک چیست

پلاریزه به چه معنا است

پلاریزه یک خاصیت کلی از امواج است که جهت گیری نوسانات آنها را توصیف می کند. نوسانات ممکن است در یک جهت واحد (قطبی سازی خطی – پلاریزه خطی ) جهت یابی شوند ، یا ممکن است با حرکت موج (جهت پلاریزه مدور یا بیضوی) جهت حرکت نوسان باشد. امواج قطبی شده به صورت دایره ای می توانند در جهت حرکت به سمت راست یا چپ بچرخند و کدام یک از این دو چرخش در یک موج وجود دارد به نام کایرال بودن موج نامیده می شود. در شکل زیر عکس سمت چپ بدون استفاده از پلاریزه کننده گرفته شده است . در تصویر سمت راست این فیلتر اعمال شده .

اپتیک چیست

روش معمول در نظر گرفتن پلاریزیشن ، پیگیری جهت گیری بردار میدان الکتریکی است که موج الکترومغناطیسی پخش می کند . بردار میدان الکتریکی یک موج ممکن است به طور دلخواه به دو مؤلفه عمود برچسب گذاری شده x و y تقسیم شود . شکل های زیر نمونه هایی از تکامل بردار میدان الکتریکی (آبی) با زمان (محورهای عمودی) را در یک نقطه خاص از فضا به همراه اجزای x و y آن (قرمز / چپ و سبز / راست) نشان می دهد. و مسیر ردیابی شده توسط بردار (بنفش): همان تکامل هنگام مشاهده میدان الکتریکی در یک زمان خاص هنگام تکامل نقطه در فضا ، در جهت مخالف با انتشار رخ می دهد.

اپتیک چیست

اپتیک هندسی

یک تصویر نوری ممکن است به عنوان باز تولید ظاهری یک شی توسط یک لنز یا یک سیستم آینه در نظر گرفته شود و از نور به عنوان حامل استفاده کند . به طور کلی ، یک تصویر کامل ، بطور همزمان توسط لنزهای موجود در یک دوربین تولید می شود ، اما ممکن است تصاویر توسط اسکن نقطه به نقطه ، مانند یک سیستم تلویزیونی یا انتقال رادیویی تصاویر در مسافت های طولانی در فضا ، به صورت متوالی تولید شوند .

اپتیک چیست

با این وجود ، ردیاب نهایی کلیه تصاویر به طور هم زمان چشم انسان است و هر وسیله ای که برای انتقال و کنترل نور استفاده می شود ، تصویر نهایی یا باید بطور همزمان تولید شود یا آنقدر سریع اسکن شود که تصویر کامل به ذهن بیننده برسد . تصویر کامل در نگاه بیننده یک منظره محدود را پوشش می دهد . برای اثربخشی این کار ، تصویر باید حداقل 40 بار در ثانیه تکرار شود (مانند تصاویر در حال حرکت) یا اسکن شده (مانند تلویزیون) برای از بین بردن سوسو زدن یا هر نوع ظاهر متناوب این تکرار باید وجود داشته باشد .

اپتیک فیزیکی

در اپتیک فیزیکی ، نور به عنوان موج در نظر گرفته می شود. این مدل پدیده هایی از قبیل تداخل و پراش را پیش بینی می کند ، که توسط اپتیک هندسی توضیح داده نشده است. سرعت امواج نور در هوا تقریباً 3.0 × 108 متر بر ثانیه (دقیقاً 299،792،458 متر بر ثانیه در خلاء) است. طول موج امواج نور مرئی بین 400 تا 700 نانومتر متفاوت است ، اما اصطلاح “نور” نیز غالباً برای مادون قرمز (0.7-300 میکرومتر) و اشعه ماوراء بنفش (4-400 نانومتر) اعمال می شود.

از مدل موج می توان برای پیشگویی در مورد چگونگی رفتار یک سیستم نوری بدون نیاز به توضیحی در مورد آنچه “موج زدن” در چه واسطه ای استفاده می شود ، استفاده کرد. تا اواسط قرن نوزدهم ، اکثر فیزیکدانان به یک رسانه “اثیری” اعتقاد داشتند که در آن نور بصورت آشفته پخش می شود. وجود امواج الکترومغناطیسی در سال 1865 توسط معادلات ماکسول پیش بینی شده بود . این امواج با سرعت نور پخش می شوند و دارای میدان های الکتریکی و مغناطیسی متفاوتی هستند که نسبت به یکدیگر متعامد و همچنین در جهت انتشار امواج هستند. امروزه امواج نور بطور کلی به عنوان امواج الکترومغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند ، مگر اینکه اثرات مکانیکی کوانتومی در نظر گرفته شود .

پیشینه تاریخی علم اپتیک

از نظر گذشتگان ، فرایندهای شکل گیری تصویر پر از رمز و راز بودند . مدت های طولانی این بحث وجود داشت که آیا چیزی از جسم به شی منتقل می شود یا اینکه چیزی از شی به چشم می رسد که می توان تصویر را دید . با شروع قرن 17 میلادی ، این موضوع عیان شد که نور در خط مستقیم حرکت می کند . همچنین یوهانس کپلر ، اختر شناس آلمانی ، کتابی را در زمینه اپتیک منتشر کرد که در آن توضیح داد هر جسم از مجموعه زیادی از نقاط تشکیل می شود . هر نقطه نور را در جهات مختلف از خود ساتع می کند . برخی از این اشعه ها وارد لنز می شوند ، با عبور نور از داخل لنز ، نور شکسته می شود و به سمت یک نقطه همگرا می شود . لنز هایی که داخل چشم انسان وجود دارد از لنز های دیگر متفاوت است . لنزهای درون چشم انسان تصویری از جسم را روی شبکیه چشم بوجود می آورند . با این کار شخص احساس می کند و قادر است که ببیند .

اپتیک چیست

دو نوع تصویر وجود دارد ، واقعی و مجازی . تصویر واقعی بیرون از سیستم شکل می گیرد . جایی که اشعه های ساتع شده از آنجا عبور می کنند . این نوع تصویر می تواند بر روی پروژکتور یا دوربین شکل بگیرد . از طرف دیگر ، یک تصویر مجازی در درون یک وسیله شکل می گیرد . جایی که اشعه های واگرا از آنجا عبور می کنند . چنین تصویری در میکروسکوپ یا تلسکوپ شکل گرفته و با نگاه کردن درون عدسی میکروسکوپ یا تلسکوپ قابل مشاهده است .

مفهوم کپلر از تصویری که با عبور از پرتوهای شکل می گیرد محدود است به این دلیل که هیچ شکایتی از عدم شفافیت احتمالی ناشی از ناهنجاری ها ، پراش یا حتی جابجایی در آن صورت نمی گیرد. در سال 1957 ، فیزیکدان ایتالیایی واسکو رونشی ، راه دیگری را طی کرد و تصویر را به عنوان هر نوع یکنواختی قابل تشخیص در توزیع نور بر روی سطوحی مانند صفحه نمایش یا فیلم تعریف کرد. او گفت هرچه تصویر واضح تر باشد ، درجه عدم یکسان بودن بیشتر می شود .

امروزه ، مفهوم تصویر غالباً از این ایده کپلر فاصله می گیرد که یک شیء طولانی را می توان به عنوان نقاط جداگانه بی شماری از نور در نظر گرفت ، و گاهی اوقات راحت تر دیدن یک تصویر به عنوان ترکیب از الگوهای همپوشانی با فرکانس ها و تضادهای متفاوت راحت تر است.

حوزه هایی که می توان اپتیک را در آن بررسی کرد

اپتیک طیف گسترده ای از موضوعات تحقیق مدرن را امکان پذیر می کند. مباحث تحقیقاتی کنونی اکثر موسسات شامل موارد زیر است:

  • پردازش اطلاعات نوری و کوانتومی
  • اپتیک طول موج (نانو اپتیک)
  • لیزرها و پدیده های زیر قطعه ثانویه
  • مواد نوری غیرخطی
  • اپتیک شاخص گرادیان
  • ماهیت کوانتومی جذب و انتشار نور
  • انتشار نور در ریزساختارها
  • تصویربرداری کوانتومی
  • انتشار نور آهسته و سریع
  • تئوری ، طراحی و ساخت لیزرها
  • بهینه سازی طراحی سیستم نوری مبتنی بر رایانه
  • محاسبات الکتریکی و نوری ترکیبی
  • سنجش از دور
  • فیزیک زمینه های فوق العاده شدید
  • اپتیک پراکندگی
  • اپتیک پزشکی
  • ساخت دستگاه های چاه کوانتومی
  • پویایی و آشوب غیرخطی

موارد استفاده از اپتیک

اپتیک علم نور است. شما هر روز به نوری متکی هستید. دوربین دیجیتالی ، ماوس بی سیم و حتی دیسک Blu-ray فیلم مورد علاقه شما همه فن آوری هایی هستند که توسط علم اپتیک امکان پذیر است. بطور خاص ، اپتیک شاخه ای از فیزیک است که چگونگی رفتار و تعامل نور با ماده را توصیف می کند.

می توان اینطور فکر کرد که از قدرت و خصوصیات ویژه نور می توان برای کشف جهان ، نظارت بر محیط و حتی حل جرایم استفاده کرد . دانشمندان و مهندسان با بهره گیری از دانش خود در مورد چگونگی رفتار نور در شرایط مختلف ، فناوری های جالبی را ایجاد می کنند که دنیای شما را بهتر می کند.

از اینکه در این مقاله با ما همراه بودید متشکریم. منتظر نظرات شما هستیم.

منابع : britannicahajimoptics4kids

 

اپتیک فیزیاپتیک هندسیاپتیکالبیناییچشملنزنور

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

×

پشتیبانی واتس اپ

توتاس تولز آماده پاسخگویی به صورت شبانه روزی به شما مشتریان عزیز میباشد

×