Redigerer Optikk (avsnitt)

== Moderne optikk ==
''Moderne optikk'' omfatter fagområder innenfor optisk- og ingeniørvitenskap som ble populære på 1900-tallet. Disse områdene av optisk vitenskap relatere seg typisk til de elektromagnetiske eller kvantemekaniske egenskapene til lys, men tar også med andre emner. Et stor delfelt av moderne optikk er [[kvanteoptikk]] der det legges spesielt vekt på de kvantemekaniske egenskapene til lys. Kvanteoptikk er ikke bare teoretisk; noen moderne apparater som for eksempel laseren bygger på  prinsipper som er avhengige av kvantemekanikk. Lysdetektorer som for eksempel [[fotomultiplikator]]er og [[elektronmultiplikator]]er er så følsomme at de er i stand til å reagere selv på bare enkelt fotoner. Elektroniske [[bildesensor]]er, som for eksempel [[CCD]]-er, gir en type støy som korresponderer med statistikk for hendelser relatert til enkeltfotoner. [[Lysdiode]]er og [[solcelle]]er kan heller ikke forstås uten kvantemekanikk. I studiet av disse enhetene kan kvanteoptikk ofte overlapper med ''[[kvanteelektronikk]]''.<ref>[[Daniel Frank Walls|D. F. Walls]] and G. J. Milburn ''Quantum Optics'' (Springer 1994)</ref>

Spesialområder innenfor forskning på optikk omfatter studiet av hvordan lys samvirker med spesifikke materialer som i [[krystalloptikk]] og [[metamateriale]]r. Annen forskning fokuserer på fenomenologien i tilknytning til elektromagnetiske bølger som i ''singulære optikk'', ''non-avbildningsoptikk'', ''ikke-lineær optikk'', ''statistisk optikk'' og [[radiometri]]. I tillegg har datateknologien hatt interesse for forskning på ''integrert optikk'', ''maskinsyn'' og databehandling basert på lys som mulige komponenter i "neste generasjons datamaskiner''.<ref>{{Cite book|author=Alastair D. McAulay|title=Optical computer architectures: the application of optical concepts to next generation computers|url=https://archive.org/details/opticalcomputera0000mcau|accessdate=12. juli 2012|date=16. januar 1991|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-63242-9}}</ref>

I dag er den rene vitenskapen om optikk kalt ''optisk vitenskap'' eller ''optisk fysikk'' for å skille den fra anvendte optiske fagfelt, som ofte kalles optiske ingeniørfag. Viktige fagfelter under de optiske ingeniørfagene inkluderer [[belysning]], fotonikk og [[optoelektronikk]] med praktiske anvendelsesområder som konstruksjon av objektiver, andre optiske komponenter og bildebehandling. Noen av disse feltene overlapper, noe som betyr at fagfeltene betyr litt forskjellige ting i ulike deler av verden og i ulike deler av industrien. En profesjonelt fellesskap av forskere i lineære optikk har utviklet seg de siste tiårene på grunn av fremskritt innenfor laserteknologi.<ref>{{Cite book|title=The principles of nonlinear optics|author=Y. R. Shen|publisher=New York, Wiley-Interscience|year=1984|isbn=0-471-88998-9}}</ref>

=== Lasere ===
{{Hoved|Laser}}

[[Fil:Military laser experiment.jpg|thumb|Eksperimenter som dette med [[Laser|høyeffektlasere]] er en del av den moderne forskning innenfor optikk. {{Byline|US Air Force}}]]

[[Fil:The VLT’s Artificial Star.jpg|thumb|[[Very Large Telescope]] som benytter laser guidet.<ref>{{Cite news|title=The VLT’s Artificial Star|url=http://www.eso.org/public/images/potw1425a/|accessdate=25. juni 2014|work=ESO Picture of the Week}}</ref> {{Byline|G. Lombardi}}]]

En laser er en enhet som emitterer lys (elektromagnetisk stråling) gjennom en prosess som kalles ''[[stimulert emisjon]]''. Begrepet ''laser'' er en [[akronym]] for «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation».<ref>{{Cite web|accessdate=2008-05-15|url=http://dictionary.reference.com/browse/laser|title=laser|publisher=[[Reference.com]]}}</ref>  Laserlys er vanligvis ''romlig [[Koherens|koherent]]'', noe som betyr at lyset enten slippes ut i en smal, lavt-divergerende stråle, eller kan omdannes til en slik ved hjelp av optiske komponenter som linser. Enheter som avgir mikrobølger og [[Radiofrekvens|radio]] kalles for ''masere''.<ref>[http://nobelprize.org/physics/laureates/1964/townes-lecture.pdf Charles H. Townes – Nobel Lecture]. nobelprize.org</ref>

Den første brukbare laser ble demonstrert den [[16. mai]] [[1960]] av [[Theodore Maiman]] (1927-2007) ved Hughes Research Laboratories.<ref>{{Cite web|accessdate=2008-05-15|url=http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html|title=The first laser|publisher=University of Chicago|author=C. H. Townes}}</ref> Etter at den ble oppfunnet ble laseren kalt «en løsning på jakt etter et problem.»<ref>{{Cite book|title=A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World|author=C. H. Townes|authorlink=Charles Hard Townes|chapter=The first laser|chapterurl=http://www.press.uchicago.edu/Misc/Chicago/284158_townes.html|editor= Laura Garwin and Tim Lincoln|publisher=University of Chicago Press|year=2003|pages=107–12|isbn=0-226-28413-1}}</ref> Siden da har laserteknologi blitt storindustri, der disse nå finnes i tusenvis av svært forskjellige apparater og systemer. Den første bruken av lasere i dagliglivet var [[strekkode|strekkode-skannerne]] brukt i dagligvarebutikker som ble introdusert i 1974.<ref>[http://www.denso-wave.com/en/adcd/fundamental/barcode/index.html What is a bar code?] denso-wave.com</ref> [[LaserDisc]]-spillerne som kom på markedet i 1978 var den første vellykkede forbrukerproduktene som inkluderte en laser, men [[CD]]-spilleren var den første laser-enhet fikk stor utbredelse blant vanlige forbrukere, noe som startet i 1982.<ref name="BBC6950933">{{Cite news|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/6950933.stm|title=How the CD was developed
|publisher=BBC News|date=2007-08-17|accessdate=2007-08-17}}</ref> Disse optiske lagringsenhetene bruker en ''[[halvleder laser]]'', som er mindre enn én millimeter bred til å skanne overflaten av platen for registrering av lagringsdata. [[Fiberoptikk|Fiberoptisk kommunikasjon]] er avhengig av lasere for å overføre store mengder informasjon med lysets hastighet. Andre vanlige anvendelser for lasere er [[laserskriver]]en og [[laser penn]]en. Lasere brukes innenfor medisin i felter som ''ublodige operasjoner'', laseroperasjoner for synskorigering og ''laser capture mikrodisseksjon''. Militære applikasjoner er systemer for rakettforsvar, direktivt infrarødt mottiltak (DIRCM) og [[LIDAR]]. Lasere brukes også i [[hologrammer]], bubblegramer, laserlys-show og hårfjerning.<ref>{{Cite book|author=J. Wilson and J.F.B. Hawkes|year=1987|title=Lasers: Principles and Applications, Prentice Hall International Series in Optoelectronics|publisher=Prentice Hall|isbn=0-13-523697-5}}</ref>

=== Kapitsa-Dirac effekt ===
[[Kapitsa Dirac-effekt]]en bevirker at partikler diffraktere som et resultat av å utsettes for en stående bølge av lys. Oppfinnelsen av laseren muliggjorde produksjon av koherent lys, derfor kunne en få til å konstruere de stående bølger av lys, noe som er nødvendig for å observere effekten eksperimentelt.

=== Tregt lys ===
[[File:Professor Lene Hau in her laboratory at Harvard.jpg|thumb|[[Lene Hau]] er pioner innenfor forskning på tregt lys. I 1999 ledet hun et forskningsteam som greide å få lys til å redusere hastigheten til 17 m/s.]]

Når lyset forplanter seg gjennom et materiale beveger det seg med lavere fart enn i vakuum, [[Lysets hastighet|''c'']]. Dette er en endring i fasehastigheten til lyset og kan sees som fysikalske effekter som for eksempel lysbrytning. Denne reduksjonen i hastigheten er kvantifisert ved forholdet mellom ''c'' og fasehastigheten, dette forholdet kalles som før nevnt brytningsindeksen for materialet. Tregt lys er et fysikt fenomen der gruppehastigheten til lyset er dramatisk redusert, ikke fasehastigheten. Trege lyseffekter oppstår imidlertid ikke på grunn av unormalt store brytningsindekser.

Den enkleste bilde av lys er gitt av bølgemodellen i klassisk fysikk, der lys er en bølge eller forstyrrelse av det elektromagnetiske feltet. I en [[vakuum]] forutsier Maxwells ligninger at disse forstyrrelsene vil bevege seg med en bestemt hastighet, altså (''c''). Postulatet om lysets konstante hastighet i alle referansesystemer er basalt i [[den spesielle relativitetsteorien]], dette har gitt opphav til en populær forestilling om at lysets hastighet alltid er den samme. Men i mange tilfeller er lys mer enn en forstyrrelse i det elektromagnetiske feltet, og lyshastigheten kan variere.

Lysets bevegelse innenfor et medium er ikke lenger en forstyrrelse utelukkende av det elektromagnetiske feltet, men snarere en forstyrrelse av feltet, samt posisjonene og hastighetene av de ladede partikler (altså [[elektron]]ene) i materialet. Bevegelsen til elektronene bestemmes av feltet som beskrives av [[Lorentz-kraft]]en, men samtidig bestemmes feltet også av posisjonene og hastighetene av elektronene (gitt av [[Gauss' lov]] og Ampères lov). Oppførselen til en forstyrrelse gitt av denne kombinerte elektromagnetiske feltet og ladnignstettheten er fremdeles bestemt av Maxwells ligninger, men løsningene er kompliserte på grunn av den komplekse sammenheng mellom mediet og feltet.

I 1998 ledet den danske fysikeren [[Lene Hau]] (1959-) forskere fra [[Harvard University]] og Rowland Institute for Science som lyktes i å bremse en lysstråle til rundt 17 meter per sekund.<ref>{{Cite news| last = Cromie | first = William J. | title = Physicists Slow Speed of Light | publisher = The Harvard University Gazette | date = 1999-02-18 | url = http://news.harvard.edu/gazette/1999/02.18/light.html | accessdate = 3. mars 2016 }}</ref> Hau har senere lyktes med å stoppe lyset helt, og utviklet metoder som kan stoppe lys, for derretter å starte det igjen senere.<ref>{{Cite web|url=http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=28520|title=Light Changed to Matter, Then Stopped and Moved|publisher=Photonics.com|accessdate=3. mars 2016}}</ref> Dette har blant annet sammenheng med forskning for å utvikle datanettverk med større hastighet og kapasitet.<ref>{{Cite news|last=Kanellos |first=Michael |title=Slowing the speed of light to improve networking |publisher=[[ZDNet|ZDNet News]] |date=2004-09-28 |url=http://news.zdnet.com/2100-9592_22-5387842.html |accessdate=3. mars 2016 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080228023436/http://news.zdnet.com/2100-9592_22-5387842.html |archivedate=2008-02-28 |url-status=bot: unknown }}</ref>