اپتیک تطبیقی

فصل 1 تاریخچه و پیشینه

1.1 مقدمه

1.2 تاریخچه

1.3 اپتیک فیزیکی

1.3.1 انتشار با انحرافات

1.3.2 تصویربرداری با انحرافات

1.3.3 نمایش جبهه موج

1.3.3.1 نمایش سری Power

1.3.3.2 سری Zernike

1.3.3.3 چند جمله ای های حلقوی زرنیک

1.3.3.4 کمترین حالت های انحراف

1.3.4 تداخل

1.4 رادیومتری

1.4.1 زاویه جامد

1.4.2 انتقال تشعشع

1.5 اصطلاحات در اپتیک تطبیقی

اندازه نقطه

واگرایی پرتو

کیفیت پرتو

عصبانیت

قدرت در سطل

روشنایی

روشنایی نجومی

دیدن

فلوئنس

تمرین طراحی: مشخصات تلسکوپ

1.6 پرسش ها و مشکلات

منابع

فصل 2 منابع انحرافات

2.1 آشفتگی اتمسفر

2.1.1 انکسار

2.1.2 نمایش های آماری

2.1.3 ثابت ساختار ضریب شکست

2.1.4 اثرات آشفتگی

2.1.4.1 طول انسجام فرید

2.1.4.2 سوسوزن

2.1.4.3 پرتو پرتو یا شیب

2.1.4.4 تغییرات فاز مرتبه بالاتر

2.1.4.5 پارگی فاز و نقاط شاخه

2.1.5 توربولانس MTF

2.1.6 چند لایه آشفتگی

2.2 محیط های دریایی

              2.2.1 لایه دریایی

               2.2.2 جلوه های زیر آب

2.3 گلدهی حرارتی

2.3.1 قدرت شکوفایی و قدرت بحرانی

2.3.2 آشفتگی، لرزش، و شکوفایی حرارتی

2.4 هوا-اپتیک

2.5 منابع غیر جوی

2.5.1 ناهماهنگی های نوری و لرزش

2.5.2 پلتفرم حرکت

2.5.3 اپتیک بزرگ: تقسیم بندی و فازبندی

2.5.4 اعوجاج حرارتی ناشی از نور

2.5.5 افت جاذبه

2.5.6. ساخت و خطاهای ریز

2.5.7 سایر منابع انحرافات

2.5.8 انحرافات در تشدید کننده های لیزری و رسانه های لیزری

2.5.9 خواص نوری زجاجیه و مایع آبکی چشم

تمرین طراحی: عملکرد تلسکوپ جبران نشده

2.6 سؤالات و مشکلات

منابع

قشر مغز را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که به عنوان لوب شناخته می شوند

قشر مغز را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که به عنوان لوب شناخته می شوند. لوب فرونتال، لوب جداری، لوب پس سری و لوب تمپورال با عملکردهای متفاوتی از استدلال گرفته تا ادراک شنوایی مرتبط بوده است.

لب قدامی مغز

این لوب در جلوی مغز قرار دارد و با استدلال، مهارت‌های حرکتی، شناخت سطح بالاتر و زبان بیانی مرتبط است. در پشت لوب فرونتال، نزدیک شیار مرکزی، قشر حرکتی قرار دارد.

قشر حرکتی اطلاعات را از لوب های مختلف مغز دریافت می کند و از این اطلاعات برای انجام حرکات بدن استفاده می کند. آسیب به لوب فرونتال می تواند منجر به تغییر در عادات جنسی، اجتماعی شدن و توجه و همچنین افزایش ریسک پذیری شود.

لوب آهیانه

لوب جداری در بخش میانی مغز قرار دارد و با پردازش اطلاعات حسی لمسی مانند فشار، لمس و درد مرتبط است. بخشی از مغز که به قشر حسی تنی معروف است در این لوب قرار دارد و برای پردازش حواس بدن ضروری است.

لوب تمپورال

لوب تمپورال در قسمت پایینی مغز قرار دارد. این لوب همچنین محل قشر اولیه شنوایی است که برای تفسیر صداها و زبانی که می شنویم مهم است.

هیپوکامپ نیز در لوب تمپورال قرار دارد، به همین دلیل است که این بخش از مغز نیز به شدت با شکل گیری خاطرات مرتبط است. آسیب به لوب تمپورال می تواند منجر به مشکلاتی در حافظه، درک گفتار و مهارت های زبانی شود.

لوب پس سری

لوب اکسیپیتال در قسمت پشتی مغز قرار دارد و با تفسیر محرک های بینایی و اطلاعات مرتبط است. قشر بینایی اولیه، که اطلاعات را از شبکیه چشم دریافت و تفسیر می کند، در لوب پس سری قرار دارد.

آسیب به این لوب می تواند باعث مشکلات بینایی مانند مشکل در تشخیص اشیا، ناتوانی در شناسایی رنگ ها و مشکل در تشخیص کلمات شود.

قسمت های مغز

مغز انسان نه تنها یکی از مهم ترین اعضای بدن انسان است. همچنین پیچیده ترین است. مغز از میلیاردها نورون تشکیل شده است و همچنین دارای تعدادی بخش تخصصی است که هر کدام در عملکردهای مهمی نقش دارند.

در حالی که هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که محققان هنوز درباره مغز نمی دانند، آنها چیزهای زیادی در مورد آناتومی و عملکرد مغز یاد گرفته اند. درک این بخش‌ها می‌تواند به افراد کمک کند تا تصور بهتری از چگونگی تأثیر بیماری و آسیب بر مغز و توانایی آن برای عملکرد داشته باشند.

قشر مغز بخشی از مغز است که انسان را منحصر به فرد می کند. عملکردهایی که از قشر مغز منشا می گیرند عبارتند از:

آگاهی

تفکر مرتبه بالاتر

خیال پردازی

پردازش اطلاعات

زبان

حافظه

ادراک

استدلال

احساس

اقدام بدنی داوطلبانه 1

قشر مغز همان چیزی است که وقتی به مغز نگاه می کنیم می بینیم. بیرونی ترین قسمتی است که می توان آن را به چهار لوب تقسیم کرد.

هر برآمدگی روی سطح مغز به عنوان شکنج شناخته می شود، در حالی که هر شیار به عنوان یک شیار شناخته می شود.

نور لیزر (تابش لیزر)

نور لیزر (تابش لیزر) به سادگی نوری است که با دستگاه لیزر تولید می شود. چنین نوری دارای خواص بسیار ویژه ای است که آن را از نور با منشاهای دیگر بسیار متمایز می کند:

نور لیزر معمولاً به شکل پرتو لیزر ارسال می شود، یعنی به طور غالب در یک جهت کاملاً مشخص با واگرایی پرتو متوسط ​​منتشر می شود. چنین پرتو لیزری دارای درجه انسجام فضایی بالا (گاهی بسیار زیاد) است. این بدان معناست که میدان‌های الکتریکی در مکان‌های مختلف در طول پروفیل پرتو با یک رابطه فاز صلب در نوسان هستند. دقیقاً همین انسجام دلیلی است که یک پرتو لیزر می تواند در فواصل طولانی بدون پخش شدن زیاد در جهات عرضی منتشر شود و چرا می توان آن را به نقاط بسیار کوچک متمرکز کرد (قابلیت تمرکز زیاد پرتوهای لیزر).

در بسیاری از موارد، اما نه همه موارد، نور لیزر دارای درجه بالایی از انسجام زمانی است که معادل طول پیوستگی طولانی است. این بدان معناست که یک رابطه فاز صلب نیز در فواصل زمانی نسبتاً طولانی، مربوط به فواصل انتشار زیاد (اغلب چندین کیلومتر) یا تعداد زیادی از چرخه‌های نوسان، حفظ می‌شود.

انسجام زمانی بزرگ، که با زمان انسجام یا طول انسجام زیاد تعیین می‌شود، با پهنای باند طیفی (یا پهنای خط) باریکی مرتبط است. (ما در اینجا مورد پیچیده قطارهای پالس های فوق کوتاه را که می توانند پهنای باند اپتیکی زیادی داشته باشند اما با این وجود درجه انسجام بالایی داشته باشند، حذف می کنیم. برای جزئیات بیشتر به مقاله انسجام مراجعه کنید). رنگ خالص، به عنوان مثال قرمز، سبز یا آبی، اما نه سفید یا سرخابی. برخی از لیزرها درجه ای از تنظیم طول موج را امکان پذیر می کنند (مثلاً لیزرهای رنگی). طول پیوستگی بزرگ تمایلی به پدیده لکه لیزری ایجاد می کند، یعنی یک الگوی دانه ای مشخص که می توان به عنوان مثال مشاهده کرد. هنگامی که پرتو لیزر به سطح فلزی برخورد می کند.

در بیشتر موارد، نور لیزر به صورت خطی پلاریزه می شود. این بدان معنی است که میدان الکتریکی در یک جهت فضایی خاص (→ قطبش نور) نوسان می کند.

بسته به مورد، نور لیزر می تواند ویژگی های قابل توجه دیگری نیز داشته باشد:

نور لیزر ممکن است قابل مشاهده باشد، اما بیشتر لیزرها در واقع در مناطق طیفی دیگر، به ویژه در ناحیه مادون قرمز نزدیک، که چشم انسان قادر به درک آن نیست، ساطع می کنند.

نور لیزر همیشه پیوسته نیست، اما ممکن است به صورت پالس های کوتاه یا فوق کوتاه ارسال شود. در نتیجه، اگر مدت زمان پالس بسیار کمتر از فاصله زمانی پالس‌ها باشد، برای برخی از سیستم‌های لیزر تقویت‌شده بسیار بالاتر از 1 TW (1012 W) می‌تواند بسیار زیاد باشد، به طوری که انرژی پالسی زیادی ممکن است.

خواص نویز لیزرها نیز می تواند بسیار جالب باشد (← نویز لیزر). به عنوان مثال، فرکانس نوسان یک لیزر را می توان تثبیت کرد تا در محدوده بسیار باریکی باقی بماند.

برای مقایسه، نور یک لامپ رشته ای تا حدی قابل مشاهده و بیشتر مادون قرمز است، دارای پهنای باند طیفی بسیار بالایی است، نمی توان آن را به شدت متمرکز کرد (به دلیل انسجام فضایی کم)، و نمی تواند به صورت پالس های کوتاه تولید شود.

نور لیزر به غیر از خطرات آتش سوزی و غیره می تواند خطرات قابل توجهی به خصوص برای چشم و همچنین برای پوست ایجاد کند. پالس های لیزر اغلب بسیار خطرناک هستند، زیرا می توانند شدت نوری بسیار بالایی داشته باشند و پرتوهای لیزر نامرئی خطرات خاصی را اضافه می کنند. برای جزئیات بیشتر به مقاله ایمنی لیزر مراجعه کنید.

تدریس فیزیک با شکوفه ساتری

نور در ابتدا به عنوان پدیده ای شناخته می شد که می تواند توسط چشمان انسان درک شود - برای مدت طولانی بدون هیچ گونه درکی از منشاء فیزیکی آن. در تاریخ اولیه علم، توصیف نور به عنوان جریانی از ذرات ریز رایج بود که به نظر می رسید با اپتیک هندسی سازگار است. با این حال، شواهد فزاینده‌ای برای ماهیت موجی نور جمع‌آوری شد که منجر به نظریه موج کریستیان هویگنس شد که در سال 1690 منتشر شد، به عنوان پایه‌ای اپتیک موج. آزمایش‌های سیستماتیک بیشتر، به‌ویژه مشاهده به اصطلاح نقطه آراگو توسط دومینیک-فرانسوا-ژان آراگو، در نهایت به پذیرش عمومی اپتیک موج به عنوان توصیف مناسب نور منجر شد. در دهه 1860، امواج نوری توسط جیمز کلرک ماکسول با امواج الکترومغناطیسی شناسایی شد که ماهیت موج را بیشتر تایید کرد. در کمال تعجب جامعه علمی، شواهد جدید قابل توجهی برای ماهیت ذرات در اوایل قرن بیستم توسط آلبرت اینشتین پیدا شد. نظریه کوانتومی سرانجام برای به دست آوردن یک توصیف جامع، که هم ماهیت موجی و هم ذره ای نور را در بر می گرفت، توسعه یافت. بنابراین اکنون نور به عنوان تابش الکترومغناطیسی شناخته می شود - در بیشتر موارد با تئوری کلاسیک توصیف می شود، اما در صورت لزوم به اپتیک کوانتومی (کاربرد نظریه کوانتومی در اپتیک) اشاره می شود.

اپتیک فیزیکی، اپتیک موجی

برخی از پدیده‌های فیزیکی کاملاً واضح نشان می‌دهند که نور دارای خواص امواج است، اگرچه طول موج‌های نسبتاً کوتاه نور همیشه این امر را آشکار نمی‌کند. با این حال، به ویژه فرآیندهای تداخل و پراش بدون امواج نوری به سختی توضیح داده می شوند. در حدود سال 1865، جیمز کلرک ماکسول موفق شد نشان دهد که نور را می‌توان با امواج الکترومغناطیسی عرضی با فرکانس‌های مرتبه صدها تراهرتز شناسایی کرد. این به سرعت بسیاری از پدیده ها را توضیح داد، به عنوان مثال. در زمینه پراش و پلاریزاسیون. برخی از اولین نتایج عملی توضیحاتی برای عملکرد نوری محدود بود، به عنوان مثال. میکروسکوپ ها و تلسکوپ ها و نکاتی در مورد بهینه سازی بیشتر عملکرد آنها.

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.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

اپتیک قرن ها پیش به عنوان علم مربوط به خواص نور - بخشی از رشته فیزیک - شروع شده است. همچنین برای کاربردهای عملی اهمیت بیشتری پیدا کرد و بنابراین اکنون می تواند به عنوان یک زمینه مهم فناوری نیز در نظر گرفته شود. از آنجایی که خواص نور به طور دقیق برای چندین دهه شناخته شده است، بیشتر تحقیقات فعلی اپتیک بر روی کاربردها متمرکز است. به عنوان مثال، می توان اپتیک فنی را مطالعه کرد که بر اصول عملکرد و بهینه سازی بیشتر قطعات و دستگاه های نوری مختلف تمرکز دارد.

اپتیک نقش مهمی در حوزه فوتونیک دارد، که عمدتاً در رابطه با خواص مختلف نور و انتشار آن است. از طریق مواد نوری شفاف همچنین دارای اهمیت اقتصادی بسیار قابل توجهی به عنوان یک توانمند برای بسیاری از فن آوری های مدرن دیگر است. با این حال، بسیاری از جزئیات تولید و تشخیص نور خارج از حوزه اپتیک است که عمدتاً با انتشار نور سروکار دارد. فوتونیک شامل زمینه های مهم دیگری مانند فیزیک لیزر است که با فیزیک نوری ارتباط دارد.

امروزه، اپتیک نه تنها با نور مرئی، بلکه با نور مادون قرمز و ماوراء بنفش سروکار دارد، زیرا اینها خواص مشترک زیادی با نور مرئی دارند و اغلب با اجزای نوری مشابه مورد استفاده قرار می گیرند.

مجله خبری اپتیک و فوتونیک

مجله خبری اپتیک و فوتونیک

شماره مارچ

فیبر نوری: از طریق شیشه ظاهر

وقتی موچین های نوری با زیست شناسی آشنا شدند

اپتیک در آفریقا، قسمت 2: تحقق وعده

نمودار جریان خون قلب انسان

نمودار جریان خون قلب انسان. اجزای آبی نشان دهنده مسیرهای خونی بدون اکسیژن و اجزای قرمز نشان دهنده مسیرهای اکسیژن دار هستند.