Оптика | Физика
Оптика (от греч. — optike ) — это раздел физики, изучающий законы излучения, распространения света и взаимодействия с веществом.
Оптика традиционно делится на следующие разделы.
1. Геометрическая (или лучевая) оптика. Этот раздел оптики исторически сформировался первым. Геометрическая оптика изучает законы распространения оптического излучения и формирования изображений предметов с помощью оптических систем на основе представления о световом луче как о прямой линии, не интересуясь природой самого света (т. е. вопросом о том, что такое свет). Законы геометрической оптики справедливы при условии, что размеры предметов много больше длины волны света; среда, в которой распространяется свет, оптически однородна, а свойства ее не зависят от интенсивности света.
2. Физическая оптика изучает вопросы, связанные с процессами испускания света, природой света и световых явлений. К ним, в частности, относятся следующие явления:
• интерференция и дифракция света, свидетельствующие о волновой природе света и являющиеся предметом изучения волновой оптики, в основе которой лежат уравнения Максвелла;
• тепловое излучение, разработка теории которого привела М. Планка к открытию квантовой природы излучения и определению постоянной Планка;
• люминесценция, исследование природы которой привело к идее о возможности создания оптических квантовых генераторов (лазеров).
Создание лазеров, в свою очередь, послужило стимулом для развития нелинейной оптики — раздела физической оптики, в котором рассматривается взаимодействие вещества со светом большой интенсивности, при котором свойства вещества зависят от интенсивности света, т. е. оно перестает быть оптически однородным и перестают работать законы геометрической оптики.
Благодаря лазерам стало возможным развитие голографии, которая сейчас используется начиная с музеев (демонстрация голограмм ценных экспонатов) до заводов, где голографические методы применяются для выявления дефектов и напряжений деталей машин.
3. Физиологическая оптика изучает строение глаза человека как составной части всего аппа-
рата зрения, а также и все остальное, что относится к механизму зрения. По результатам иссле-
дований, проводимых в этой области, строится теория зрения, а также теория восприятия света
и цвета. Достижения физиологической оптики используются в медицине, физиологии, технике,
при разработке различных устройств — от очков до телевидения.
Выше приведен далеко не полный перечень явлений, изучаемых оптикой.
Практическое применение результатов исследований всех разделов оптики огромно. Пожалуй, нет отрасли науки или народного хозяйства, в которой не использовались бы достижения оптики или оптические методы исследования — от освещения улиц до новых систем хранения и записи информации для нужд вычислительной техники, до слежения за искусственными спутниками Земли и использования линий лазерной оптической связи для ведения телефонных переговоров и передачи изображений.
ОПТИКА — Большой энциклопедический словарь
ОПТИКА (от греч. optike — наука о зрительных восприятиях) — раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом. Оптика изучает широкую область спектра электромагнитных волн, примыкающую к видимому свету: ультрафиолетовую область (включая мягкие рентгеновские лучи) и инфракрасную, вплоть до миллиметровых радиоволн. Отличие оптики от других разделов физики, связанных с электромагнитным излучением, состоит не столько в длинах волн, сколько в совокупности специфических, выработанных исторически и широко применяемых методов и понятий. Внутри оптики выделяют геометрическую оптику, физиологическую оптику, физическую оптику, нелинейную оптику и др.
Значения в других словарях
- оптика — Это назва тае раздела физики заимствовано из французского, где optique восходит к латинскому optica, заимствованному из греческого, где находим ophtike. Этимологический словарь Крылова
- ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, исследующий свет и его свойства. Основные аспекты включают физическую природу СВЕТА, охватывающую как волны, так и частицы (ФОТОНЫ), ОТРАЖЕНИЕ, РЕФРАКЦИЮ, ПОЛЯРИЗАЦИЮ света и его передачу через различные среды. Научно-технический словарь
- Оптика — (греч. optikē — наука о зрительных восприятиях, от optós — видимый, зримый) раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (См. Большая советская энциклопедия
- оптика — Оптики, мн. нет, ж. [греч. optiko]. 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки. Большой словарь иностранных слов
- оптика — ОПТИКА -и; ж. [греч. optikē] 1. Раздел физики, изучающий процессы излучения света и его взаимодействия с веществом. Закон оптики. Изучать оптику. Применять на практике положения оптики. Волоконная о. (спец. Толковый словарь Кузнецова
- ОПТИКА — (греч. optike — наука о зрительных восприятиях, от optos — видимый, зримый), раздел физики, в к-ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз-ствии света и в-ва. Оптич. Физический энциклопедический словарь
- оптика — Заимств. в XVIII в. из франц. яз., где optique < лат. optica, восходящего к греч. optikē (technē) «(искусство) зрения». Этимологический словарь Шанского
- оптика — О́пт/ик/а. Морфемно-орфографический словарь
- оптика — -и, ж. 1. Раздел физики, изучающий свойства света и его взаимодействия с веществом. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах отражения и преломления света. [греч. ’οπτική] Малый академический словарь
- оптика — оптика ж. 1. Раздел физики, изучающий явления и свойства света. 2. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки. Толковый словарь Ефремовой
- оптика — оптика, оптики, оптики, оптик, оптике, оптикам, оптику, оптики, оптикой, оптикою, оптиками, оптике, оптиках Грамматический словарь Зализняка
- оптика — орф. оптика, -и Орфографический словарь Лопатина
- оптика — ’ОПТИКА, оптики, мн. нет, ·жен. (·греч. optiko). 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. Прикладная оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки (спец.). Толковый словарь Ушакова
- оптика — ОПТИКА, и, ж. 1. Раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществом. 2. собир. Приборы и инструменты, действие к-рых основано на законах этой науки. • Волоконная оптика (спец. Толковый словарь Ожегова
- оптика — сущ., употр. сравн. часто (нет) чего? оптики, чему? оптике, (вижу) что? оптику, чем? оптикой, о чём? об оптике 1. Оптикой называют приборы и инструменты, действие которых основано на законах отражения и преломления света. Сверхчувствительная оптика. Толковый словарь Дмитриева
- Оптика — Термин, относящийся к оптике Словарь аббревиатур
- оптика — ОПТИКА и, ж. optique f. < optike наука о зрении. 1. устар. Раек (род панорамы). Мак. 1908. Иль в стекла оптики картинные места Смотрю моих усадеб. Державин Евгению. — Особенность зрения, восприятия чего-л. Словарь галлицизмов русского языка
оптика — это… Что такое оптика?
оптика — оптика, и … Русский орфографический словарь
ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… … Физическая энциклопедия
ОПТИКА — (греч. optike, от optomai вижу). Учение о свете и действии его на глаз. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ОПТИКА греч. optike, от optomai, вижу. Наука о распространении света и действии его на глаз.… … Словарь иностранных слов русского языка
оптика — и, ж. optique f. < optike наука о зрении. 1. устар. Раек (род панорамы). Мак. 1908. Иль в стекла оптики картинные места Смотрю моих усадеб. Державин Евгению. Особенность зрения, восприятия чего л. Оптика глаз моих ограничена; в потемках все… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Современная энциклопедия
Оптика — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, исследующий свет и его свойства. Основные аспекты включают физическую природу СВЕТА, охватывающую как волны, так и частицы (ФОТОНЫ), ОТРАЖЕНИЕ, РЕФРАКЦИЮ, ПОЛЯРИЗАЦИЮ света и его передачу через различные среды. Оптика… … Научно-технический энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, оптики, мн. нет, жен. (греч. optiko). 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. Прикладная оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки (спец.). Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ОПТИКА — (от греч. optike наука о зрительных восприятиях) раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом. Оптика изучает широкую область спектра электромагнитных… … Большой Энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, и, жен. 1. Раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществом. 2. собир. Приборы и инструменты, действие к рых основано на законах этой науки. • Волоконная оптика (спец.) раздел оптики,… … Толковый словарь Ожегова
ОПТИКА — (от греч. opsis зрение), учение о свете, составная часть физики. О. входит частью в область геофизики (атмосферная О., оптика морей и т. д.), частью в область физиологии (физиол.О.). По своему основному физ. содержанию О. разделяется на физи… … Большая медицинская энциклопедия
ОПТИКА — это… Что такое ОПТИКА?
оптика — оптика, и … Русский орфографический словарь
ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… … Физическая энциклопедия
ОПТИКА — (греч. optike, от optomai вижу). Учение о свете и действии его на глаз. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ОПТИКА греч. optike, от optomai, вижу. Наука о распространении света и действии его на глаз.… … Словарь иностранных слов русского языка
оптика — и, ж. optique f. < optike наука о зрении. 1. устар. Раек (род панорамы). Мак. 1908. Иль в стекла оптики картинные места Смотрю моих усадеб. Державин Евгению. Особенность зрения, восприятия чего л. Оптика глаз моих ограничена; в потемках все… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Современная энциклопедия
Оптика — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, исследующий свет и его свойства. Основные аспекты включают физическую природу СВЕТА, охватывающую как волны, так и частицы (ФОТОНЫ), ОТРАЖЕНИЕ, РЕФРАКЦИЮ, ПОЛЯРИЗАЦИЮ света и его передачу через различные среды. Оптика… … Научно-технический энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, оптики, мн. нет, жен. (греч. optiko). 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. Прикладная оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки (спец.). Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ОПТИКА — (от греч. optike наука о зрительных восприятиях) раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом. Оптика изучает широкую область спектра электромагнитных… … Большой Энциклопедический словарь
ОПТИКА — (от греч. opsis зрение), учение о свете, составная часть физики. О. входит частью в область геофизики (атмосферная О., оптика морей и т. д.), частью в область физиологии (физиол.О.). По своему основному физ. содержанию О. разделяется на физи… … Большая медицинская энциклопедия
Геометрическая оптика — Карта знаний
- Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.
Основное понятие геометрической оптики — это световой луч. При этом подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света.
Законы геометрической оптики являются частным предельным случаем более общих законов волновой оптики, в предельном случае стремления длины световых волн к нулю. Так как свет физически является распространением электромагнитной волны, происходит интерференция, в результате которой ограниченный пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение т. е. наблюдается дифракция. Интерференция и дифракция находятся вне предмета изучения оптических свойств оптических систем средствами геометрической оптики. Однако, в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь дифракционной расходимостью пучка света и считать, что лучи света распространяются по отрезкам прямых, до преломления или отражения.
Геометрическая оптика неполно описывает оптические явления, являясь упрощением более общей волновой оптической теории. Но широко используется, например, при расчёте оптических систем, так как её законы математически более просты по сравнению с обобщающими волновыми законами, что существенно снижает математические трудности при анализе и синтезе оптических систем. Приблизительная аналогия между геометрической и волновой оптиками — как между ньютоновской механикой и общей теории относительности.
Помимо пренебрежения волновыми эффектами в геометрической оптике также пренебрегают квантовыми явлениями. В геометрической оптике скорость распространения света считается бесконечной (поэтому динамическая физическая задача превращается в чисто геометрическую), однако учёт конечной скорости света в рамках геометрической оптики (например, в астрофизических приложениях) не представляет математической трудности. Кроме того, как правило, не рассматриваются эффекты, связанные с влиянием прохождения света через оптические среды, например, изменения показателя преломления среды под воздействием мощного излучения. Эти эффекты, даже формально лежащие в рамках геометрической оптики, относят к нелинейной оптике. В случае, когда интенсивность светового пучка, распространяющегося в данной среде, достаточно мала для того, чтобы можно было пренебречь нелинейными эффектами, геометрическая оптика базируется на общем для всех разделов оптики фундаментальном законе о независимом распространении лучей (принцип суперпозиции).
Согласно этому принципу, лучи света в среде не взаимодействуют. В геометрической оптике нет таких понятий, как амплитуда, частота, фаза и вид поляризации светового излучения, но и в волновой линейной оптике постулируют принцип суперпозиции. Иными словами, и в волновой линейной оптике, и в геометрической оптике принимается, что лучи света и оптические волны не влияют друг на друга и распространяются независимо.
Источник: Википедия
Связанные понятия
Светово́й луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера. Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы. Оптическая система (англ. optical system) — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для преобразования световых пучков (в геометрической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике). Оптико-механическая аналогия — аналогия между описаниями движения материальных частиц в стационарном потенциальном поле в классической механике и распространения движения световых лучей в изотропной оптически неоднородной среде. Была установлена Гамильтоном в 1834 г. В 1926 г. была использована при создании квантовой механики де Бройлем и Шредингером для описания наличия у материальных объектов одновременно корпускулярных и волновых свойств. Преломле́ние (рефра́кция) — изменение направления луча (волны), возникающее на границе двух сред, через которые этот луч проходит или в одной среде, но с меняющимися свойствами, в которой скорость распространения волны неодинакова.Упоминания в литературе
То есть волна представляет собой протяженный, но локальный (ограниченный) объект, движущийся в пространстве. Поэтому многое в их поведении напоминает поведение частиц. Не случайно в течение долгого времени конкурировали волновая и корпускулярная модели распространения света. Тем не менее исходно они выступают как альтернативные модели. Специфическими свойствами волн, характеризующими их распространение как принципиально отличное от движения частиц, являются свойства интерференции (термин, введенный Томасом Юнгом в 1803 г.) и дифракции (явление огибания тела волной, из-за чего предсказываемые геометрической оптикой резкие тени размываются). Эти свойства отличают поведение волн от поведения потока частиц, описываемого законами геометрической оптики. Но сегодня, несмотря на все значение открытия Гамильтона, классическая геометрическая оптика уже не является объектом исследования. Все важные явления в этой области давно изучены. Вскоре после Гамильтона, в 1860-е гг., шотландский ученый Джеймс Кларк Максвелл с коллегами разработали электромагнитную теорию света. Стало ясно, что геометрическая оптика – всего лишь приближенное описание явлений; тем не менее ее законы применимы для световых волн с достаточно маленькой длиной волны; для них эффекты интерференции незначимы, а движение можно считать прямолинейным. Иными словами, геометрическая оптика – это эффективная теория, применимая в определенных ограниченных условиях. Другое направление – изучение оптических систем вблизи их оптической оси – ведет к законам параксиальной оптики. Благодаря своей простоте и наглядности эти законы позволяют представить оптические системы в виде простейших схем, с помощью которых основная задача геометрической оптики – нахождение изображения – решается элементарно. Кроме того, эти законы являются предельными для широких пучков; они определяют свойства того класса оптических систем, которые можно называть идеальными. Технику голографии можно использовать как мощную метафору нового подхода и яркую иллюстрацию его принципов. Поэтому уместно будет начать с описания ее базовых технологических аспектов. Голография – это трехмерная, безлинзовая фотография, способная воспроизводить необычайно реалистичные образы материальных объектов. Математические принципы этой революционной техники были разработаны английским ученым Дэнисом Габором в конце 40-х годов; в 1971 году Габор получил за свое открытие Нобелевскую премию. Голограммы и голографию невозможно понять в терминах геометрической оптики, в которой свет складывается из дискретных частиц, фотонов. Голографический метод основан на принципе суперпозиции и на паттернах интерференции, что предполагает волновое понимание света. Принципы геометрической оптики дают адекватное приближение для многих оптических инструментов, включая телескоп, микроскоп, фото– и кинокамеру. Они используют только свет, отраженный от объекта, и его интенсивность, но не его фазу. Запись интерференции световых паттернов в механической оптике не обеспечивается. А это как раз и является сущностью голографии, которая основана на интерференции чистого монохроматического и когерентного света (свет с одинаковой длиной волны и фазой). В технике голографии луч лазерного света расщепляется и взаимодействует с фотографируемым объектом; возникающая интерференционная картина фиксируется на фотографической пластине. Последующее освещение этой пластины лазерным лучом дает возможность воспроизвести трехмерное изображение исходного объекта.Связанные понятия (продолжение)
Фотометрия (др.-греч. φῶς, родительный падеж φωτός — свет и μετρέω — измеряю) — общая для всех разделов прикладной оптики научная дисциплина, на основании которой производятся количественные измерения энергетических характеристик поля излучения. Диоптрика (греч. dioptrika, от dia — через, сквозь и opteuo — вижу) — раздел оптики, изучающий прохождения видимого света через границы оптически прозрачных сред и набор границ. Фактически является устаревшим названием для геометрической оптики. Геометрический фактор (также этендю, от фр. étendue géométrique) — физическая величина, характеризующая то, насколько свет в оптической системе «расширен» по размерам и направлениям. Эта величина соответствует параметру качества пучка (BPP) в физике Гауссовых пучков. Отраже́ние — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл. Одновременно с отражением волн на границе раздела сред, как правило, происходит преломление волн (за исключением случаев полного внутреннего отражения). Свет — в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы — участок 760—780 нм (385—395 ТГц). Эллипсометрия — высокочувствительный и точный поляризационно-оптический метод исследования поверхностей и границ раздела различных сред (твердых, жидких, газообразных), основанный на изучении изменения состояния поляризации света после взаимодействия его с поверхностью границ раздела этих сред. Абсолютная оптическая система — оптическая система, формирующая стигматическое изображение трёхмерной области. Для формирования стигматического изображения необходимо, чтобы испущенные каждой точкой оптического объекта лучи после прохождения через оптическую систему все пересекались в одной точке. Следовательно, абсолютная оптическая система не нарушает гомоцентричности проходящих через неё световых пучков. Самим названием подчёркивается, что абсолютные оптические системы нельзя реализовать практически… Корпускулярно-волновой дуализм (или квантово-волновой дуализм) — свойство природы, состоящее в том, что материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других — свойства классических частиц. Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Хроматическая поляризация —явление образования окраски у интерференционной картины, формирующейся в результате последовательного прохождения белого света через поляризатор, двупреломляющую прозрачную среду и анализатор. Открыто французским физиком Араго в 1811 году. Парадоксы квантовой механики — наглядные проявления противоречий между законами квантовой механики и законами классической механики. Обычные представления классической физики сталкиваются с большими трудностями в объяснении многих эффектов в микромире. Так например основополагающий квантовомеханический принцип неопределенности утверждает, что невозможно одновременно достаточно точно измерить координату и импульс частицы. Эффект Фарадея (продольный магнитооптический эффект Фарадея) — магнитооптический эффект, который заключается в том, что при распространении линейно-поляризованного света через оптически неактивное вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение плоскости поляризации света. Теоретически, эффект Фарадея может проявляться и в вакууме в магнитных полях порядка 1011—1012 Гс. Интерфере́нция све́та — интерференция электромагнитных волн (в узком смысле — прежде всего, видимого света) — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление обычно характеризуется чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности света. Конкретный вид такого распределения интенсивности света в пространстве или на экране, куда падает свет, называется интерференционной картиной. Световой пучок — оптическое излучение, распространяющееся по направлению от (или по направлению к) некоторой ограниченной области пространства, называемой центром (вершиной, фокусом) светового пучка. Волнова́я тео́рия све́та — одна из теорий, объясняющих природу света. Основное положение теории заключается в том, что свет имеет волновую природу, то есть ведёт себя как электромагнитная волна, от длины которой зависит цвет видимого нами света. Дифра́кция Френе́ля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана. Физи́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий оптические явления, выходящие за рамки приближения геометрической оптики. К таким явлениям относятся дифракция, интерференция света, поляризационные эффекты, а также эффекты, связанные с распространением электромагнитных волн в нелинейных и анизотропных средах. Квантовая оптика является более общей теорией, чем классическая оптика. Основная проблема, затрагиваемая квантовой оптикой — описание взаимодействия света с веществом с учётом квантовой природы объектов, а также описания распространения света в специфических условиях. Для того, чтобы точно решить эти задачи, требуется описывать и вещество (среду распространения, включая вакуум) и свет исключительно с квантовых позиций, однако часто прибегают к упрощениям: один из компонентов системы (свет или вещество… Число Штреля (англ. Strehl ratio) — величина, характеризующая качество оптического изображения, впервые предложенная Карлом Штрелем и названная в честь него. Используется в ситуациях, когда оптическое разрешение ухудшается из-за аберраций в линзе или из-за искажений при прохождении через турбулентную атмосферу. Имеет значение от 0 до 1, при этом в гипотетической идеальной оптической системе число Штреля равно 1. Опти́ческий пинце́т (англ. optical tweezers), иногда «лазерный пинцет» или «оптическая ловушка» — оптический инструмент, который позволяет манипулировать микроскопическими объектами с помощью лазерного света (обычно испускаемого лазерным диодом). Он позволяет прикладывать к диэлектрическим объектам силы от фемтоньютонов до наноньютонов и измерять расстояния от нескольких нанометров до микронов. В последние годы оптические пинцеты начали использовать в биофизике для изучения структуры и принципа работы… Ка́устика (от греч. καύστικος, жгучий) — огибающая семейства лучей, не сходящихся в одной точке. Каустики в оптике — это особые линии (в двухмерном случае) и особые поверхности, вблизи которых резко возрастает интенсивность светового поля. Кикучи-линия или линия Кикучи (по имени получившего их впервые японского физика Сэйси Кикути — пара полос, образующихся при электронной дифракции от монокристалла. Это явление можно наблюдать при дифракции отражённых электронов в РЭМ и в просвечивающем электронном микроскопе на достаточно толстой для многократного рассеяния области образца. Полосы служат «дорогами в ориентационном пространстве» для микроскопистов, которые не уверены в том, что они наблюдают. В отличие от дифракционных рефлексов… Диспе́рсия све́та (разложение света) — это совокупность явлений, обусловленных зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты (или длины волны). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее. Элементная база оптического приборостроения Как правило, любой оптический прибор состоит из нескольких отдельных оптических элементов, каждый из которых выполняет свою функцию по преобразованию поля излучения. Исключением являются лишь простейшие оптические приборы типа зеркала или увеличительного стекла, представленные одним единственным элементом.Время индивидуального производства осталось в прошлом. Изделия, входящие в эту базу, в подавляющем числе случаев являются предметами серийного или массового… Функция рассеяния точки (англ. point spread function, PSF) описывает картину, получаемую системой формирования изображения при наблюдении точечного источника или точечного объекта. Является частным случаем является импульсной переходной функции для сфокусированной оптической системы. Во многих ситуациях ФРТ имеет вид вытянутого пятна, накладывающегося на изображение наблюдаемого объекта. Практически ФРТ является пространственной версией частотно-контрастной характеристики. Понятие функции рассеяния… Матричная оптика — математический аппарат расчета оптических систем различной сложности. Возникнове́ние ква́нтовой фи́зики — процесс длительный и постепенный, который занял свыше 25 лет. От первого возникновения понятия кванта до разработки так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики прошло 27 лет, заполненных интенсивной работой учёных всей Европы. В развитии и понимании квантовой теории приняли участие очень многие люди, как старшего поколения — Макс Борн, Макс Планк, Пауль Эренфест, Эрвин Шрёдингер, так и совсем молодые, ровесники квантовой гипотезы — Вернер Гейзенберг… Ста́рая ква́нтовая тео́рия (иногда ста́рая ква́нтовая меха́ника) — подход к описанию атомных явлений, который был развит в 1900—1924 годах и предшествовал квантовой механике. Характерная черта теории — использование классической механики и некоторых предположений, вступавших в противоречие с ней. Основа старой квантовой теории — модель атома Бора, к которой позже Арнольд Зоммерфельд добавил квантование z-компоненты углового момента, которое неудачно назвали пространственным квантованием. Квантование… Та́ммовский плазмо́н — это плазмон-поляритон, который может формироваться на границе раздела между металлом и диэлектрическим Бреговским отражателем. О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах. Фото́н (от др.-греч. φῶς, род. пад. φωτός, «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия. Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме, только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. В физике фотоны обозначаются… Геометри́ческая аку́стика — раздел акустики, предметом изучения которого являются законы распространения звука. В основе лежит представление о том, что звуковые лучи — это нормальные к волновой поверхности линии, которые являются направлениями распространения энергии акустических колебаний. Квантовая теория рассеяния — раздел квантовой механики, описывающий рассеяние частиц на изолированном рассеивающем центре. В простейшем случае, этот центр характеризуется потенциалом. Обычно предполагается, что потенциал стремится к нулю по мере удаления от рассеивающего центра. Луч Э́йри (англ. Airy beam) — недифрагирующая форма волны, проявляющаяся в виде изгибающегося по мере распространения луча. Гравита́ция (притяже́ние, всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых (по сравнению со скоростью света) скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая… Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — распределение интенсивности электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн. Параксиа́льное приближе́ние в геометрической оптике — рассмотрение только лучей, идущих под малыми углами к главной оптической оси. Параксиальное приближение применимо во многих оптических приборах и существенно упрощает теоретические расчеты. Световое поле или поле светового вектора — область пространства, заполненная светом. В теории светового поля используется понятие о световых линиях, аналогичное понятию силовых линий в классической теории физических полей. В фотометрии — функция, которая описывает количество света, распространяющегося в любом направлении через любую точку пространства. В 1846 году Майкл Фарадей в своей лекции «Размышления о колебании лучей» впервые предположил, что свет должен быть интерпретирован как поле, примерно… Шли́рен-ме́тод (от нем. Schlieren — оптическая неоднородность) — способ обнаружения оптических неоднородностей в прозрачных, преломляющих средах, и выявления дефектов отражающих поверхностей. Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики. Поскольку постоянная Планка является чрезвычайно малой величиной по сравнению с действием объектов при макроскопическом движении, квантовые эффекты в основном проявляются в микроскопических масштабах. Если физическое действие системы намного больше постоянной… Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поля как проявления единого электромагнитного поля. Макроскопи́ческий масшта́б представляет собой масштаб длины, на котором объекты или процессы имеют размеры, поддающиеся измерению и наблюдению невооруженным глазом. Эффект Садовского — появление механического вращающего момента, который действует на тело, облучаемое поляризованным эллиптически или по кругу светом. Эффе́кт Вави́лова — Черенко́ва, Эффект Черенкова, излуче́ние Вави́лова — Черенко́ва, черенко́вское излуче́ние — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, движущейся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде.ОПТИКА — это… Что такое ОПТИКА?
оптика — оптика, и … Русский орфографический словарь
ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… … Физическая энциклопедия
оптика — и, ж. optique f. < optike наука о зрении. 1. устар. Раек (род панорамы). Мак. 1908. Иль в стекла оптики картинные места Смотрю моих усадеб. Державин Евгению. Особенность зрения, восприятия чего л. Оптика глаз моих ограничена; в потемках все… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Современная энциклопедия
Оптика — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, исследующий свет и его свойства. Основные аспекты включают физическую природу СВЕТА, охватывающую как волны, так и частицы (ФОТОНЫ), ОТРАЖЕНИЕ, РЕФРАКЦИЮ, ПОЛЯРИЗАЦИЮ света и его передачу через различные среды. Оптика… … Научно-технический энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, оптики, мн. нет, жен. (греч. optiko). 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. Прикладная оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки (спец.). Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ОПТИКА — (от греч. optike наука о зрительных восприятиях) раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом. Оптика изучает широкую область спектра электромагнитных… … Большой Энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, и, жен. 1. Раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществом. 2. собир. Приборы и инструменты, действие к рых основано на законах этой науки. • Волоконная оптика (спец.) раздел оптики,… … Толковый словарь Ожегова
ОПТИКА — (от греч. opsis зрение), учение о свете, составная часть физики. О. входит частью в область геофизики (атмосферная О., оптика морей и т. д.), частью в область физиологии (физиол.О.). По своему основному физ. содержанию О. разделяется на физи… … Большая медицинская энциклопедия
Геометрическая оптика — это… Что такое Геометрическая оптика?
Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.
Краеугольным приближением геометрической оптики является понятие светового луча. В этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света.
В силу того, что свет представляет собой волновое явление, имеет место интерференция, в результате которой ограниченный пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение т.е имеет место дифракция. Однако в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь расходимостью пучка света и считать, что он распространяется в одном единственном направлении: вдоль светового луча.
Кроме отсутствия волновых эффектов, в геометрической оптике пренебрегают также квантовыми эффектами. Как правило, скорость распространения света считается бесконечной (вследствие чего динамическая физическая задача превращается в геометрическую), однако учёт конечной скорости света в рамках геометрической оптики (например, в астрофизических приложениях) не представляет трудности. Кроме того, как правило, не рассматриваются эффекты, связанные с откликом среды на прохождение лучей света. Эффекты такого рода, даже формально лежащие в рамках геометрической оптики, относят к нелинейной оптике. В случае, когда интенсивность светового пучка, распространяющегося в данной среде, достаточно мала для того, чтобы можно было пренебречь нелинейными эффектами, геометрическая оптика базируется на общем для всех разделов оптики фундаментальном законе о независимом распространении лучей. Согласно нему лучи при встрече с другими лучами продолжает распространяться в том же направлении, не изменив амплитуды, частоты, фазы и плоскости поляризации электрического вектора световой волны. В этом смысле лучи света не влияют друг на друга и распространяются независимо. Результирующая картина распределения интенсивности поля излучения во времени и пространстве при взаимодействии лучей может быть объяснена явлением интерференции.
Не учитывает геометрическая оптика также и поперечного характера световой волны. Вследствие этого в геометрической оптике не рассматривается поляризация света и связанные с ней эффекты.
Законы геометрической оптики
В основе геометрической оптики лежат несколько простых эмпирических законов:
- Закон прямолинейного распространения света
- Закон независимого распространения лучей
- Закон отражения света
- Закон преломления света (Закон Снелла)
- Закон обратимости светового луча. Согласно ему, луч света, распространившийся по определённой траектории в одном направлении, повторит свой ход в точности при распространении и в обратном направлении.
Поскольку геометрическая оптика не учитывает волновой природы света, в ней действует постулат, согласно которому если в какой-то точке сходятся две (или большее количество) систем лучей, то освещённости, создаваемые ими, складываются.
Однако наиболее последовательным является вывод законов геометрической оптики из волновой оптики в эйкональном приближении. В этом случае, основным уравнением геометрической оптики становится уравнение эйконала, которое допускает также словесную интерпретацию в виде принципа Ферма, из которого и выводятся перечисленные выше законы.
Частным видом геометрической оптики является матричная оптика.
Разделы геометрической оптики
Среди разделов геометрической оптики стоит отметить
- расчёт оптических систем в параксиальном приближении
- распространение света вне параксиального приближения, формирование каустик и прочих особенностей световых фронтов.
- распространение света в неоднородных и неизотропных средах (градиентная оптика)
- распространение света в волноводах и оптоволокне
- распространение света в гравитационных полях массивных астрофизических объектов, гравитационное линзирование.
История исследований
Евклид в «Оптике» показал прямолинейность распространения света.
Клавдий Птолемей исследовал преломление света на границе воздух—вода и воздух—стекло. Большую роль в развитии оптики, как науки сыграли ученые Востока, такими как ученые Азербайджана Бахманияр аль Азербайджани и Насреддин Туси. Они также имели свой взгляд на природу света и указывали, что свет имеет как свойства волны, так и свойства потока частиц. Арабский учёный Ибн ал-Хайсам (Аль-Гасан) изучал законы преломления и отражения света. Одним из первых высказал мысль о том, что источником световых лучей является не глаз, а светящиеся предметы. Он также в частности доказал, что изображение предмета возникает в хрусталике глаза. Он сумел получить изображения предметов в плоских, выпуклых, вогнутых, цилиндрических стеклах и линзах, а также показал, что выпуклая линза дает увеличенное изображение.
Иоганн Кеплер в трактате «Дополнения к Виттелию» («Оптическая астрономия», 1604) изложил основы геометрической оптики, сформулировал закон об обратно пропорциональной зависимости освещённости и квадрата расстояния от источника.
Виллеброрд Снелл в 1621 году открыл закон преломления света (закон Снеллиуса).
Ссылки
Оптика
2
Микроскопия: пространственно-временной датчик взаимодействия света и вещества
30 ноября 2017 г. — Физики разработали аттосекундный электронный микроскоп, который позволяет им визуализировать дисперсию света во времени и пространстве и наблюдать за движением электронов в …
Охлаждающие магниты со звуком
5 марта 2020 г. — Сегодня большинство квантовых экспериментов проводится с помощью света, в том числе в наномеханике, где крошечные объекты охлаждаются электромагнитными волнами до такой степени, что они раскрываются…
Крошечная полость ведет к сильному взаимодействию между светом и материей
21 октября 2019 г. — Исследователям удалось создать эффективный квантово-механический интерфейс света и вещества с помощью микроскопического резонатора. Внутри этого резонатора один фотон испускается и поглощается до 10 раз…
Лазерный луч нового класса не подчиняется нормальным законам преломления
6 августа 2020 г. — Исследователи разработали новый тип лазерного луча, который не следует давно устоявшимся принципам преломления и распространения света.Полученные данные могут иметь огромное значение для оптики …
Физики-экспериментаторы переосмысливают сверхбыстрый когерентный магнетизм
26 июня 2019 г. — физики-экспериментаторы впервые смогли влиять на магнитный момент материалов синхронно с их электронными свойствами. Связанное оптическое и магнитное возбуждение …
Новая линза в мире: улучшение металлов с помощью жидких кристаллов
Августа20 февраля 2020 г. — Физики сделали шаг к тому, чтобы сделать «металансы» еще более полезными, сделав их реконфигурируемыми. Они сделали это, используя наноразмерные силы для проникновения жидких кристаллов между …
Ученые находят дыры в свете, завязывая его узлами
1 августа 2018 г. — Физики-теоретики нашли новый способ оценки того, как свет течет в космосе — завязав узлы …
Аттосекундная физика: тонкое понимание молекул
Февраль23, 2018 — Лазерные физики разработали чрезвычайно мощный широкополосный источник инфракрасного света. Этот источник света открывает целый ряд новых возможностей в медицине, биологических науках и материалах …
Электроника сверхбыстрой световой волны: свет изнутри туннеля
30 июня 2020 г. — Управление движением электронов внутри материи под действием света и наблюдение за ним в масштабе одного оптического цикла является ключевой задачей в сверхбыстрой световой электронике и материалах на основе лазеров…
Как сфотографировать световой импульс
27 января 2020 г. — До сих пор требовалось сложное экспериментальное оборудование для измерения формы светового импульса. Теперь это можно сделать в крошечном кристалле размером менее миллиметра. Это можно использовать для изучения …
.
Оптика Термины / Определения | Оптика детская
А
Общие условияПрефикс, означающий «не», «без» или «к».
от L., сокращение от ab «далеко от» (ср. Avert) или родственного ему, Gk. а-, сокращение от апо «далеко от, от», оба родственны санскр. apa «прочь от», гот. аф, О. оф.
Призма Аббе
Общие условияОсобая форма призмы крыши, которая может использоваться для инвертирования изображения.Благодаря перпендикулярным торцам его можно вставить между объективом и окуляром телескопа. Если крышу заменить плоской поверхностью, она станет реверсивной или К-призмой.
Аберрация
Общие условияОтклонение от нормального, правильного или естественного. Изображение, на котором не все лучи света сходятся в фокусе линзовой системы из-за дефектов линзовой системы. Сформированное изображение отклоняется от правил параксиального изображения.
1594, «блуждающий, заблудший», от L. aberrationem, от aberrare «сбиться с пути», от ab- «далеко» + errare «блуждать». Значение «отклонение от нормального типа» впервые засвидетельствовано в 1846 году.
Поглощение
Общие условияПотеря света при его прохождении через материал, как правило, из-за его преобразования в другие формы энергии (обычно в тепло).
Чтобы узнать больше об абсорбции, щелкните здесь, чтобы перейти к брошюре «Биомедицинская оптика».
1490, из М.Фр. абсорбер (O.Fr. assorbir), от L. Absorbere «проглотить», от ab- «от» + sorbere «всасывать». Абсорбент (n.) Впервые зарегистрирован в 1718 году. Абсорбент на рис. чувство «очень интересно» впервые зафиксировано 1876 г.
Ахроматический
Общие условияБез цвета; цвет, который не имеет оттенка, например нейтральный серый. Ахроматические линзы пропускают свет, не разделяя его на составляющие цвета.
от Gk.ахроматос: а-, «без» + цвет, цвет-, «цвет».
Ахроматическая призма
Общие положенияКомбинация двух призм, одна из стекла с высокой дисперсией, а другая из стекла с низкой дисперсией, обеспечивает угловое отклонение светового луча без внесения хроматической дисперсии.
Акустооптика
Общие условияИзучение взаимодействия звука и света.
Чтобы узнать больше об акустооптике, щелкните ссылку на брошюру «Акустика», в которой обсуждаются звуковые волны и музыка.
Афокал
Общие условияОптическая система с объектами и изображениями, расположенными на бесконечности. Система без фокусного расстояния.
Из Л. а- «без» и Л. акцент «очаг, камин».
Юстировочная телескопическая
Общие положенияОптический инструмент, состоящий из линзы объектива, фокусирующей линзы, оптического микрометра, сетки нитей и окуляра. Юстировочный телескоп проецирует точную линию визирования, по которой можно точно выровнять ряд целей на различных расстояниях.
Призма Амичи
Общие условияРазработано G.B. Амичи; также известна как призма крыши. Он состоит из кромки крыши, образованной на длинной отражающей поверхности прямоугольной призмы. Используется в качестве монтажной системы в локтевых и панорамных телескопах. Он создает изображение и изгибает линию взгляда на угол 90 °.
Аморфный
Общие положенияНеупорядоченное стеклообразное твердое состояние вещества в отличие от высокоупорядоченного кристаллического твердого состояния.Отсутствие четко определенной формы или формы.
«бесформенный», 1731 г., из гр. amorphos «бесформенный, бесформенный, деформированный» от a- «без» + morphe «форма».
Усиление
Общие условияУвеличение сигнала, передаваемого из одной точки в другую. Усиление.
1432, «увеличивать или расширять», от M.Fr. усилитель, от L. ampificare «увеличивать», от ampificus «великолепный», от ampus «большой» + корень facere «делать, делать.«Значение« увеличение объема или количества »- от 1580.
Амплитуда
Общие положенияМаксимальное отклонение от равновесия для колебательной системы.
1549, от L. ampitudinem (ном. Ampitudo, gen. Ampitudinis) «широкий размах, ширина», от ampus.
Угол падения
Общие положенияУгол, образованный между лучом света, падающим на поверхность, и нормалью к этой поверхности в точке падения.См. Изображение.
(а) угол падения; (б) угол отражения; (в) угол преломления
Угол отражения
Общие положенияУгол, образованный между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке, от которой он отражается. Этот угол лежит в общем
.2 Оптика в здравоохранении и науках о жизни | Использование света: оптическая наука и техника в 21 веке
Подходможет быть полезен в сигнале успешной генной терапии. В более широком смысле, похоже, что теперь мы можем изменять оптические свойства живых организмов, чтобы контролировать распространение и контроль заболеваний у живых животных и, в конечном итоге, у людей.
Методы микроманипуляции
Новое применение оптики в биологии — это использование света для активного управления молекулами, механизмами и структурами, определяющими биологическую функцию.Лазерные лучи при правильном обращении могут использоваться для создания оптических ловушек или «пинцетов», которые захватывают и манипулируют клетками и даже субклеточными органеллами. Оптический пинцет даже используется для определения сил, участвующих в перемещении отдельных биологических молекул.
Сила, которую может оказывать свет, была предсказана Джеймсом Клерком Максвеллом в его теории электромагнетизма 1873 года, но не была продемонстрирована экспериментально до начала века. Одна из причин задержки состоит в том, что радиационное давление чрезвычайно низкое.Милливатты мощности (соответствующие очень яркому свету), падающие на объект, производят пиконьютоны силы (1 пН = 10 -12 Н). Появление лазеров в 1960-х годах наконец позволило исследователям изучать радиационное давление с помощью интенсивных коллимированных источников света. Сфокусировав лазерный свет в узкие лучи, исследователи продемонстрировали, что крошечные частицы, такие как полистирольные сферы диаметром несколько микрометров, могут смещаться и даже левитировать против силы тяжести с помощью силы радиационного давления.При правильных условиях интенсивный световой градиент около фокальной области может обеспечить стабильный трехмерный захват диэлектрических объектов. Оптические ловушки могут использоваться для захвата и удаленного манипулирования широким спектром более крупных частиц, размер которых варьируется от нескольких нанометров до десятков микрометров (Свобода и Блок, 1994). Впоследствии было показано, что эти «оптические пинцеты» могут управлять живыми существами, такими как вирусы, дрожжи, бактерии и простейшие. Эксперименты последних нескольких лет начали исследовать богатые возможности, предоставляемые оптическим улавливанием в биологии.
Хотя лазерные оптические ловушки все еще находятся в зачаточном состоянии, они уже оказали значительное влияние. Пинцет представляет собой беспрецедентное средство для манипуляций в микроскопическом масштабе. Оптические силы ничтожны в масштабе более крупных организмов, но могут быть значительными в масштабе макромолекул, органелл и даже целых клеток. Сила в 10 пиконьютонов, равная 1 микродину, может буксировать бактерию по воде быстрее, чем она может плавать, остановить плавающую сперматозоид на своем пути или остановить транспорт внутриклеточного пузырька.Сила такой величины также может растягивать, изгибать или иным образом искажать отдельные макромолекулы, такие как ДНК и РНК, или макромолекулярные сборки, включая компоненты цитоскелета, такие как микротрубочки и актиновые филаменты. Белки, такие как
.6 Производство оптических компонентов и систем | Использование света: оптическая наука и техника в 21 веке
взаимозаменяемость оптических компонентов является важным фактором рентабельности производства.
Успешная конкуренция на международных рынках зависит от установления действенных международных стандартов в таких областях, как эта. К сожалению, участие США в деятельности по установлению международных стандартов значительно отстает от деятельности иностранных организаций.Практически все новые стандарты оптики до настоящего времени разрабатывались за рубежом без поддержки со стороны промышленности США или правительства США. В результате оптическая промышленность США была последователем, а не лидером в адаптации к новым международным возможностям. Активное участие правительства и промышленности в установлении строгих международных стандартов для оптических компонентов особенно важно из-за разнообразия оптической промышленности США.
Государственные учреждения и оптическое сообщество должны признать важность стандартов оптики, особенно их значение в международной торговле.Правительство США должно активно участвовать в установлении таких стандартов. NIST следует предоставить финансирование, необходимое для лидерства в этой области.
Размер и состав оптической промышленности
Нет удовлетворительного исчерпывающего источника данных по оптической промышленности. Ни одна профессиональная или торговая организация не представляет отрасль в целом, а промышленные данные, собранные государственными учреждениями, имеют ограниченное применение, поскольку их схема классификации не позволяет однозначно идентифицировать оптическую продукцию.Тем не менее, некоторые факты очевидны.
Как упоминалось во введении к этой главе, крупные компании не доминируют в оптической промышленности США. Некоторые крупные компании, такие как AT&T, сосредотачиваются на интеграции оптики на системном уровне, тогда как другие, такие как Kodak, сосредотачиваются на системах и компонентах. Малые предпринимательские компании играют решающую роль в развитии компонентной технологии (Совет по конкурентоспособности, 1996).
Оптоэлектроника, по-видимому, является наиболее быстрорастущим сегментом оптической промышленности.Наиболее полным источником последних данных о производителях оптоэлектроники является опрос 106 американских компаний, проведенный в период с июля 1992 г. по февраль 1993 г. Бюро экспортного управления (BEA, агентство Министерства торговли). Из 106 компаний, охваченных исследованием BEA, 77 были в основном производителями, а 17 выполняли как НИОКР, так и производство. (Для защиты конфиденциальной информации BEA не идентифицировала отдельные компании.) В целях исследования BEA определила оптоэлектронику как все системы, оборудование и компоненты, которые излучают, модулируют, передают и / или воспринимают свет или зависят от комбинации оптических и электронных устройств (см. Таблицу 6.1) (U.S. BEA, 1994).
Согласно исследованию, в 1989 г. чистая выручка этих 106 компаний составила 4,4 миллиарда долларов. Респонденты прогнозировали, что к 1995 г. эта цифра составит
. .