Yfirlit yfir línulega ljósfræði og ólínulega ljósfræði
Byggt á samspili ljóss við efni má skipta ljósfræði í línulega ljósfræði (LO) og ólínulega ljósfræði (NLO). Línuleg ljósfræði (LO) er grunnur klassískrar ljósfræði, með áherslu á línuleg samskipti ljóss. Aftur á móti á sér stað ólínuleg ljósfræði (NLO) þegar ljósstyrkur er ekki í beinu hlutfalli við sjónviðbrögð efnisins, sérstaklega við mikla glampa, eins og leysir.
Línuleg ljósfræði (LO)
Í LO hefur ljós samskipti við efni í litlum styrkleika, venjulega með einni ljóseind fyrir hvert atóm eða sameind. Þessi víxlverkun hefur í för með sér lágmarks röskun á atóm- eða sameindaástandi, sem helst í náttúrulegu, ótrufluðu ástandi. Grundvallarreglan í LO er sú að tvípólur framkallaður af rafsviði er í réttu hlutfalli við sviðsstyrkinn. Þess vegna uppfyllir LO meginreglurnar um yfirsetningu og aukefni. Yfirsetningarreglan segir að þegar kerfi verður fyrir mörgum rafsegulbylgjum er heildarsvörun jöfn summu einstakra viðbragða við hverja bylgju. Aukavirkni sýnir á sama hátt að hægt er að ákvarða heildarsvörun flókins ljóskerfis með því að sameina svör einstakra þátta þess. Línulegleiki í LO þýðir að ljóshegðun er stöðug þegar styrkleiki breytist - úttakið er í réttu hlutfalli við inntakið. Að auki, í LO, er engin tíðniblöndun, þannig að ljósið sem fer í gegnum slíkt kerfi heldur tíðni sinni þó það fari í mögnun eða fasabreytingu. Dæmi um LO eru víxlverkun ljóss við helstu sjónræna þætti eins og linsur, spegla, bylgjuplötur og diffrunarrist.
Ólínuleg ljósfræði (NLO)
NLO einkennist af ólínulegri svörun sinni við sterku ljósi, sérstaklega við aðstæður með mikla styrkleika þar sem framleiðslan er í óhófi við inntaksstyrkinn. Í NLO hafa margar ljóseindir samskipti við efnið á sama tíma, sem leiðir til blöndunar ljóss og breytinga á brotstuðul. Ólíkt í LO, þar sem ljóshegðun er stöðug óháð styrkleika, verða ólínuleg áhrif aðeins áberandi við mikinn ljósstyrk. Á þessum styrkleika gilda reglurnar sem venjulega stjórna ljóssamskiptum, eins og superposition meginreglan, ekki lengur og jafnvel tómarúmið sjálft getur hegðað sér ólínulega. Ólínuleiki í samspili ljóss og efnis gerir víxlverkun milli mismunandi ljóstíðni kleift, sem leiðir til fyrirbæra eins og harmonic myndun og summa og mismuna tíðni myndun. Að auki felur ólínuleg ljósfræði í sér parametríska ferla þar sem ljósorku er endurdreift til að framleiða nýjar tíðnir, eins og sést í parametriskri mögnun og sveiflu. Annar mikilvægur eiginleiki er sjálfsfasa mótun, þar sem fasa ljósbylgju er breytt með eigin styrkleika hennar - áhrif sem gegna mikilvægu hlutverki í sjónrænum samskiptum.
Víxlverkun ljóss og efnis í línulegri og ólínulegri ljósfræði
Í LO, þegar ljós hefur samskipti við efni, er svörun efnisins í réttu hlutfalli við styrk ljóssins. Aftur á móti felur NLO í sér efni sem bregðast ekki aðeins við ljósstyrk heldur einnig á flóknari hátt. Þegar hástyrkt ljós lendir á ólínulegu efni getur það framleitt nýja liti eða breytt birtunni á óvenjulegan hátt. Til dæmis getur rautt ljós verið breytt í grænt ljós vegna þess að svörun efnisins felur í sér meira en bara hlutfallslega breytingu - það getur falið í sér tíðni tvöföldun eða önnur flókin samskipti. Þessi hegðun leiðir til flókins safns ljósfræðilegra áhrifa sem ekki sést í venjulegum línulegum efnum.
Notkun línulegrar og ólínulegrar ljóstækni
LO nær yfir mikið úrval af víðtækri sjóntækni, þar á meðal linsur, spegla, bylgjuplötur og diffraktionsrist. Það veitir einfaldan og reiknanlegan ramma til að skilja hegðun ljóss í flestum ljóskerfum. Tæki eins og fasaskiptir og geislaskiptir eru oft notuð í LO og sviðið hefur þróast á þann stað að LO hringrásir hafa náð áberandi. Þessar hringrásir eru nú álitnar sem fjölnota verkfæri, með forritum á sviðum eins og örbylgjuofn- og skammtaljósmerkjavinnslu og vaxandi lífheuristic computing arkitektúr. NLO er tiltölulega nýtt og hefur breyst á ýmsum sviðum með fjölbreyttum forritum sínum. Á sviði fjarskipta gegnir það lykilhlutverki í ljósleiðarakerfum og hefur áhrif á gagnaflutningsmörk eftir því sem leysiraflið eykst. Greiningartæki njóta góðs af NLO með háþróaðri smásjártækni eins og confocal smásjá, sem veitir háupplausn, staðbundna myndgreiningu. NLO bætir einnig leysigeisla með því að gera þróun nýrra leysira kleift og breyta sjónrænum eiginleikum. Það hefur einnig bætt sjónræna myndgreiningartækni fyrir lyfjanotkun með því að nota aðferðir eins og aðra harmoniku kynslóð og tveggja ljóseinda flúrljómun. Í lífljóseindafræði auðveldar NLO djúpmyndatöku af vefjum með lágmarksskemmdum og veitir merkingarlausa lífefnafræðilega birtuskil. Sviðið hefur háþróaða terahertz tækni, sem gerir það mögulegt að búa til sterka eins tímabils terahertz púls. Í skammtaljósfræði auðvelda ólínuleg áhrif skammtasamskipti með því að útbúa tíðnibreyta og flækjujafngildi ljóseinda. Að auki hjálpuðu nýjungar NLO í Brillouin-dreifingu við örbylgjuvinnslu og ljósfasasamtengingu. Á heildina litið heldur NLO áfram að þrýsta á mörk tækni og rannsókna þvert á ýmsar greinar.
Línuleg og ólínuleg ljósfræði og áhrif þeirra fyrir háþróaða tækni
Ljóstækni gegnir lykilhlutverki bæði í daglegu forriti og háþróaðri tækni. LO leggur grunninn að mörgum algengum ljóskerfum, en NLO knýr nýsköpun á sviðum eins og fjarskiptum, smásjá, leysitækni og lífljóseindafræði. Nýlegar framfarir í NLO, sérstaklega þar sem þær tengjast tvívíðum efnum, hafa fengið mikla athygli vegna hugsanlegra iðnaðar- og vísindalegra nota. Vísindamenn eru einnig að kanna nútíma efni eins og skammtapunkta með raðgreiningu á línulegum og ólínulegum eiginleikum. Eftir því sem rannsóknum fleygir fram er sameinaður skilningur á LO og NLO mikilvægur til að ýta á mörk tækninnar og auka möguleika sjónvísinda.
Pósttími: 11-nóv-2024