以馬克思唯物主義辯證法為例進行說明吧

1.矛盾的普遍性思想。這在工科里非常常見,舉幾個光電里比較熟悉的例子。

例如:對於一個光學系統,保證成像質量恆定,視場角與相對孔徑矛盾。

例如:光電探測器,對於特定結構材料,響應度與帶寬矛盾。對於APD,帶寬與增益矛盾(同OP-AMP)

例如:光纖通信系統,色散與非線性矛盾,譜效率與抗雜訊容限矛盾。

一切光電產品的設計,在複雜度與成本一定的情況下,且沒有取得原創性突破,設計的本質是對各項性能的權衡取捨,設定一個評價函數進行優化取捨,最終獲得該評價函數的最優解的過程。

2.真理的多元化與部分適用性思想。

光學的理論主要有三種:基於光線理論的幾何光學,基於麥克斯韋方程組的波動光學理論,基於量子力學的半導體物理與光電子學。

這三個理論都不是對所有的應用都適用:幾何光學用於進行鏡頭的光學設計,波動光學用於無源光器件等的設計,光電子學用於有源光器件的設計。


你想啊,我能走直線我就橫衝直撞過去,不能直穿過去我就衍射著過去,不管怎麼滴,我都要過去。

做人要多想辦法,多變通。


隨便想幾個:

光的波粒二象性充滿了哲學中的矛盾觀點。也就是光是波還是粒子的矛盾。也真是因為這個矛盾不斷推動光學的發展。而在這個爭論的過程中,有牛頓的以太論,菲涅爾方程,泊松的亮斑,楊氏雙縫等等理論的提出和實驗的證實,這個就是實踐-認識-再認識-再實踐的過程。

1962年梅曼弄出來的紅寶石激光器。激光器的三個要素:諧振腔,泵浦源和增益介質。其中在粒子數反轉分布之後,光在諧振腔內不斷放大,最終形成能量極高的激光光速射出。這在某種意義上就是量變引起質變的過程。

在光纖領域,光纖在收到應力改變或溫度改變等其他變化之後會嚴重影響光纖內信號傳播的質量。但是,從另一個角度考慮,這卻可以用於感測。比如廣州塔上面就有這個技術來檢測塔身安全。這應該就是體現物質世界有好的一面也有壞的一面的思想,即事物不是絕對的。

藍光LED的「發現」過程。當年日本人中村修二勤勤懇懇工作。某天在實驗室「亂搞」,不小心搞出了製作藍光LED的方法。後來這個人獲得了諾貝爾獎,連人家打電話通知他都被他以為是惡作劇。這就是所謂的偶然中蘊含著必然。


光的本質屬性,波粒二象性啊。可以說是完美切合易經的中心思想,一陰一陽之謂道。物理學家玻爾當年就用太極圖來解釋光的波粒二象性。


光既是粒子性的,又是波動性的 <=> 矛盾既是對立的又是統一的


光線從空氣中進入水中,會發生折射

但是從水中射向空氣,可能出不去

此時折射角是……

複數!

可以想像一下嗎,光線射到空氣中,沒有進去,去了四維空間一趟再回到水中!


對光的認識過程也是螺旋上升的:

牛頓一個勁推粒子,惠更斯干不過他呀;

到了托馬斯楊和菲涅爾就波動時代了;

麥克斯韋厲害啊,說光就是電磁波,看速度我能算出來;

然後就飄來了兩朵烏雲,人家普朗克和愛因斯坦又搞量子化了。

很有意思的一段歷史。


紫外光的發現。紅外光發現以後,有一位科學家認為,既然在紅光之外有紅外光。那我們的世界是一個相對的世界,有有陰就有陽,有正就有負。那在紫光的外面是不是也有一種光呢?於是開始做實驗,很快就發現了紫外光。


問斯賓諾莎吧。


經絡光學


無中生有

你搜索:光學實驗,無中生有


反射折射非線性量子光都可以


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