生活中的光学应用
摘要：物理中的光学是一门与生活紧密相关的学科。
现代光学原理的应用使科技迅速发展，也让我们的生活更加绚丽多姿。
浅析生活中的光学应用，懂得物理与现代科技的密切联系。
关键词：光学；增透膜；光的干涉;光子晶体
The optical application in life
Fang Neng
(Dalian Maritime University, Thermal Energy and Power Engineering 2011,
Class 2,2220113746)
Abstract: The physical optics is an interesting and life closely related discipline. The application of modern optical principle has made the development of science and technology, and make our life more colorful. In life, the authors optical applications, understand that physics and modern science and technology are closely related.
Keyword: optical; anti-reflection coatin; anti-reflection coatin; photonic crystal;
目录
第一章概述
第二章当前生活中的光学应用
2.1 概述
2.2浅析应用
2.2.1 增透膜
2.2.2 全息投影
第三章远望未来的光学应用
3.1 光子晶体
3.2 光子晶体生活中应用
3.2.1 光子晶体天线
3.2.2 光子晶体光纤
主要参考文献
生活中的光学应用
第一章概述
我们知道，物理学时研究宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动和转化、内部结构等方面，从而认识这些结构的组成元素及其相互作用、运动和转化的基本规律的科学。
近代以来，这一术语逐渐演进，成为指研究自然界物质结构及其运动规律的学术语。
[1] 物理学的各分支学科是按物质的不同存在形式和不同运动形式划分的。
而光学作为一个重要的物理分支，渗透到一个个物理框架里，机器设备里，生活用品里，推动者每一次的技术进步，工业革新。
第二章浅析应用
2.1概述
光学是一门基于自然的有趣科学，无数科学家为了探索新的光学规律而时刻努力，有牛顿的牛顿环现象，也有杨氏干涉实验等。
但光学绝对不只是知识渊博的物理科学家的论文，光学还是哦们生产生活中各种机械，设备所依附的真实原理。
2.2 浅析应用
2.2.1 增透膜
如果你是一个摄影爱好者，你一定会有一个不错的相机，可是，你有没有发现，那个昂贵的镜头并不是普通玻璃的透明的感觉，而是表面涂有反射淡紫色光的一种膜。
你知道为什么会这样么？其实，这就是物理上的增透膜。
生产高级相机的厂商在很多年前就开始在镜头表面涂增透膜，如果不使用增透膜，镜头内部的反射就会破坏原有的影像，使之产生重叠，甚至有时侯会毁掉你进行设置角度的相片。
那么，增透膜用了什么原理呢？现行高中物理教材讲述光的干涉在技术上的应用时，用了很短一段话介绍了增透膜的作用：“当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消。
这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。
”
你可能还会好奇为什么照相机的膜是淡紫色的，这是因为照相机底片对波长为5500埃的黄绿色光最敏感，它要消除波长为5500埃的这种色光的反射光
而增加它的透射光，其薄膜的厚度只能是这种色光在薄膜中波长的四分之一。
当反射光在原来白光中少了黄绿色光后，镜头就会呈现出淡紫色。
2．2.2 全息投影
你一定会好奇什么是全息投影，全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。
其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。
记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。
再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。
全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。
2010年3月9号晚间世嘉公司举办了一场名为“初音未来日的感谢祭”“初音之日”（Miku's Day）的初音未来全息投影演唱会，演唱会上初音未来一虚幻的身份演绎了异常精美的演唱会。
第三章远望未来的光学应用
3.1光子晶体
人们感到了电子产业发展的极限，转而把目光投向了光子。
与电子相比，以光子作为信息和能量的载体具有优越性。
光子是以光速运动的微观粒子，速度快；它的静止质量为零，彼此间不存在相互作用，即使光线交汇时也不存在相互干扰：它还有电子所不具备的频率和偏振等特征。
电子能带和能隙结构是
电子作为一种波的形式在凝聚态物质中传播的结构，而光子和电子一样具有波动性，那么是否存在这样一种材料，光子作为一种波的形式在其中传播也会产生光子能带和带隙。
近来大量的理论和实验表明确实存在这样一种材料，其典型的结构是一个折射率周期变化的三维物体，它的周期为光的波长，折射率变化比较大时，会出现类似于电子情况的光子能带和带隙。
这种具有光子能带和带隙的材料被称为光子晶体。
[2]
3.2光子晶体在生活中的应用
3.2.1光子晶体天线
这是光子晶体在微波波段的一个重要应用。
微波天线在军事和民用方面都有许多重要的应用。
如在卫星电视，雷达等等都有广泛的利用微波天线。
然而传统的微波天线制备方法是将天线直接制各在介质基底上，这样就导致大量的能量被天线基底所吸收，因而造成基底的发热。
光子晶体的发现给解决这一问题提供了相当有效的方法。
针对某一微波频段可以设计出需要的光子晶体，并让光子晶体作为天线的基底，这就实现了无损耗全反射，就把能量全部反射到空中。
目前，
基于光子晶体的高方向性、高增益和超宽频带天线和阵列天线的研究，小尺寸隐蔽天线的研究，超方向性的光子晶体共振天线的研究都已取得显著的成绩，天线在应用了光子晶体覆膜后还能有效的减少人体所受到的电磁波的辐射，光子晶体天线已称为光子晶体研究领域的另一个热点。
3.2.2光子晶体光纤
传统的光纤是由纤芯和包层两种光学性能不同的介质构成，光依靠全内反射在纤芯中传播。
传统光纤的缺点是不同波长的光穿过光纤纤芯的速度不同，考虑长距离传输时，在信号中就会出现时间延迟，所以信号就需要在不同的波长编码。
这种现象叫做延迟——光纤纤芯越粗延迟就越厉害，因为光将沿不同的路径或“模式”通过纤维。
通过这样的纤维的一个光脉冲变宽，必将限制能准确接收的数据。
解决的方法还有一种就是采用单模光纤，即尽量减少光
纤纤芯的直径，从而可以只允许一个模式的光路通过，以避免上述问题。
但同时成本将大大提高。
而光子晶体制作的新型光纤在这方面都有显著的优势。
[3]光子晶体带隙保证了能量的基本完整无损，而且也不会出现延迟等影响数据传输的现象。
主要参考文献：
[1] 姜振寰，关于物理学的历史分期，哈尔滨工程大学学报，2006年1月：1.
[2]宋俊峰．光子晶体的理论研究．吉林长春：吉林大学博士学位论文，2000：44—56
[3]向安，高鸿奎，高建平，等．光子晶体的制备及应用化学通报，2002，V01.10：669．674。