تدریس فیزیک با شکوفه ساتری

اپتیک کلاسیک

اپتیک هندسی

تا حدودی، انتشار نور را می توان با اپتیک پرتو یا اپتیک هندسی توصیف کرد، که در آن نور شامل پرتوهایی است که در امتداد خطوط مستقیم منتشر می شوند، حداقل در محیط های نوری همگن. اثرات اجزای نوری بر پرتوهای نور اغلب با یک الگوریتم ماتریس ABCD توصیف می شود.

اپتیک هندسی

خلاصه

اپتیک هندسی، شاخه ای قدیمی از اپتیک، قوانین نوری را به زبان هندسه با این تقریب فرموله می کند که مقیاس طول موج نور در مقایسه با سیستم نوری که نور در آن فرود می آید، نزدیک به صفر است. در رژیم اپتیک هندسی، یک مفهوم اساسی پرتو نوری است. امکان سنجی پرتوهای نوری معرفی شده در اپتیک هندسی را می توان با تئوری کوانتومی توضیح داد. با توجه به اصل عدم قطعیت در نظریه کوانتومی، ما نمی‌توانیم موقعیت (x، نشان دهنده موقعیتی در جهت عمودی) و تکانه (p، نشان‌دهنده تکانه در جهت عمودی) یک فوتون را به طور همزمان با دقت بسیار زیاد اندازه‌گیری کنیم.

جزوه اپتیک

توضیحات کتاب

این کتاب اپتیک را به عنوان یک موضوع علمی یکپارچه، سازگار و چند منظوره ارائه می دهد که نشان دهنده پدیده های مختلفی است، نه یک انتخاب عددی از اثرات نوری جداگانه. این مسئله، به شیوه های ساده و آموزنده، مسائل متعددی اغلب توسط دانش آموزان اشتباه گرفته می شود. موضوعات تحت پوشش شامل تبدیل فوریه در یک دامنه فضایی، بازنمایی قطبش نور بر روی کره پنیک، تبدیل قطبش نور پس از عبور از ماده، مفهوم سرعت فاز و سرعت نور و انسجام جزئی از میدان نوری است.

فهرست مطالب

مرور تاریخی مشکلات اپتیک و برنامه های مدرن. حرکت موج تئوری موج الکترومغناطیسی. نوسانگر هارمونیک و نظریه پراکندگی. شاخص انکساری و مجوز. نور در دی الکتریک و رسانه های فلزی. اصل فوق العاده، سرعت گروه، سرعت فاز. حالت قطبش نور، ماتریکس مولر، بردارهای جونز، بردارها Stokes، Sphere Poincare. قطبش نور در عمل. اپتیک کریستال، پلاریزر، عقب ماندگی، صفحات موج، کریستال های مایع. انعکاس، انعکاس، ضرایب فرنل. بازتاب / انتقال، امواج evanescent. مبانی اپتیک های نزدیک به میدان و پلاسمونیک. دخالت. interferometers. گریتینگ های پراکنده انکسار. رزولوشن ریلی Fresnel، پراش Fraunhofer. موجبر، الیاف نوری، برنامه های کاربردی. عناصر فوریه اپتیک. فیلتر فضایی پردازش اطلاعات نوری. توابع انتقال تصویربرداری از اشیاء فاز. اپتیک های هندسی. لنز نازک، آینه، منشور. ردیابی اشعه، ماتریس ری. سیستم های نوری شکل موج موج اختلالات نوری تابش، رادیومتری و فوتومتری. تابش سیاه و سفید.

اصول اولیه نور

هدف این فصل ارائه مروری بر رفتار بنیادی نور است. داشتن درک خوب از اصول اولیه نور برای درک نحوه تعامل نور با ماده بیولوژیکی، که اساس بیوفتونیک است، مهم است. یک جنبه چالش برانگیز استفاده از نور در مواد بیولوژیکی این است که خواص نوری مواد به طور کلی با طول موج نور متفاوت است و می تواند به عواملی مانند توان نوری در هر ناحیه تابش شده، دما، زمان قرار گرفتن در معرض نور و قطبش نور بستگی داشته باشد. موضوعات زیر در این فصل گنجانده شده است: ویژگی های امواج نور، قطبش، کوانتیزه شدن و انرژی فوتون، بازتاب و شکست و مفاهیم تداخل و پیوستگی.

تفاوت بین اپتیک و فوتونیک چیست؟

تفاوت بین اپتیک و فوتونیک چیست؟

اپتیک یک حوزه کلی از فیزیک است که طیف گسترده ای از موضوعات مرتبط با مطالعه نور را پوشش می دهد. اپتیک شامل زیرشاخه هایی مانند اپتیک هندسی، اپتیک فیزیکی و اپتیک کوانتومی است. فوتونیک زیرمجموعه ای از رشته اپتیک است.

اپتیک هندسی، که گاهی به آن اپتیک کلاسیک نیز گفته می شود، در درجه اول به دستکاری نور با استفاده از وسایلی مانند عدسی ها، آینه ها و منشورها مربوط می شود. در اپتیک هندسی، نور با استفاده از تقریب پرتو مدل‌سازی می‌شود. در تقریب پرتو، جبهه‌های موج نور به‌عنوان مجموعه‌ای از پرتوها تقریبی می‌شوند که هر یک بر جبهه موج نور عمود هستند و نشان‌دهنده جریان انرژی در سیستم هستند. یک کاربرد معمولی اپتیک هندسی طراحی یک لنز تصویربرداری برای دوربین است.

اپتیک فیزیکی مطالعه نور است که در آن ماهیت موجی غالب است. در اپتیک فیزیکی تقریب پرتو معتبر نیست زیرا تداخل و اثرات پراش باید در نظر گرفته شود. اپتیک فیزیکی تمایل دارد اثرات ناشی از ذره ای بودن نور را در بر نگیرد. یک کاربرد معمولی اپتیک فیزیکی تولید تصاویر هولوگرافیک است.

اپتیک کوانتومی مطالعه پدیده های نوری است که ذره یا کوانتومی ماهیت نور مهم است. اپتیک کوانتومی و فوتونیک ارتباط نزدیکی با هم دارند، اما اپتیک کوانتومی بیشتر جنبه نظری دارد و فوتونیک بیشتر به طراحی کاربردهای عملی می پردازد. یک منطقه معمولی مطالعه برای اپتیک کوانتومی، مطالعه نظری فیزیک ایجاد نور در محل اتصال p-n در داخل یک LED است.

ساخت اپتیک و لنز

نوری بصری پایه

2. لنز تماسی

3. بالابر و ضخامت لبه

4. سطوح کروی

 

فن آوری های نوری دیجیتال

فن آوری های نوری دیجیتال

فن آوری های نوری دیجیتال روند فناوری های اخیر مانند سنسورهای سه بعدی ، چندرسانه ای همهجانبه ، نمایشگرهای جدید ، منابع نور و سیستم های تصویربرداری را منعکس می کند. فن آوری های نوری دیجیتال شامل اپتیک هایی است که با استفاده از دیجیتال طراحی شده و با استفاده از دیجیتال ساخته شده اند ، با قابلیت های بهبود یافته یا تغییر یافته توسط تکنیک های دیجیتال (اپتیک محاسباتی یا اپتیک پویا).

فیزیک اپتیک

اهداف فیزیک نوری

اپتیک کلاسیک

اپتیک هندسی

تقریب ها

بازتاب و انکسار

اپتیک فیزیکی

مدل سازی و طراحی سیستم های نوری با استفاده از اپتیک فیزیکی 

اپتیک هندسی

در شرایط مناسب ، ما می توانیم محاسبات خود را با مفهوم اضافی پرتوهای نور ساده کنیم. ما به جای اینکه به امواج منتشر شده در فضا فکر کنیم ، به خطوطی می پردازیم که برای امواج طبیعی هستند (یعنی حرکت در جهت جبهه موج در حال پیشروی) ، و ما این خطوط را پرتوهای نور یا ساده اشعه می نامیم. رفتار این اشعه ها را می توان با معادلات نسبتاً ساده مدل سازی کرد (قانون اسنل را به خاطر می آورید؟) ، و بنابراین بیشتر طراحی نوری بر اساس اشعه است. به این اپتیک هندسی گفته می شود (نگران نباشید ، ما در صورت لزوم هنوز اثرات نوری کوانتومی و فیزیکی را پیگیری می کنیم تا پاسخ های صحیح دریافت کنیم!).

تفاوت بین اپتیک و فوتونیک چیست؟

تفاوت بین اپتیک و فوتونیک چیست؟

اپتیک یک منطقه عمومی از فیزیک است که طیف گسترده ای از موضوعات مربوط به مطالعه نور را پوشش می دهد. اپتیک شامل زیرشاخه هایی مانند اپتیک هندسی ، اپتیک فیزیکی و اپتیک کوانتوم است. فوتونیک زیر مجموعه رشته اپتیک است.