以马克思唯物主义辩证法为例进行说明吧

1.矛盾的普遍性思想。这在工科里非常常见,举几个光电里比较熟悉的例子。

例如:对于一个光学系统,保证成像质量恒定,视场角与相对孔径矛盾。

例如:光电探测器,对于特定结构材料,响应度与带宽矛盾。对于APD,带宽与增益矛盾(同OP-AMP)

例如:光纤通信系统,色散与非线性矛盾,谱效率与抗杂讯容限矛盾。

一切光电产品的设计,在复杂度与成本一定的情况下,且没有取得原创性突破,设计的本质是对各项性能的权衡取舍,设定一个评价函数进行优化取舍,最终获得该评价函数的最优解的过程。

2.真理的多元化与部分适用性思想。

光学的理论主要有三种:基于光线理论的几何光学,基于麦克斯韦方程组的波动光学理论,基于量子力学的半导体物理与光电子学。

这三个理论都不是对所有的应用都适用:几何光学用于进行镜头的光学设计,波动光学用于无源光器件等的设计,光电子学用于有源光器件的设计。


你想啊,我能走直线我就横冲直撞过去,不能直穿过去我就衍射著过去,不管怎么滴,我都要过去。

做人要多想办法,多变通。


随便想几个:

光的波粒二象性充满了哲学中的矛盾观点。也就是光是波还是粒子的矛盾。也真是因为这个矛盾不断推动光学的发展。而在这个争论的过程中,有牛顿的以太论,菲涅尔方程,泊松的亮斑,杨氏双缝等等理论的提出和实验的证实,这个就是实践-认识-再认识-再实践的过程。

1962年梅曼弄出来的红宝石激光器。激光器的三个要素:谐振腔,泵浦源和增益介质。其中在粒子数反转分布之后,光在谐振腔内不断放大,最终形成能量极高的激光光速射出。这在某种意义上就是量变引起质变的过程。

在光纤领域,光纤在收到应力改变或温度改变等其他变化之后会严重影响光纤内信号传播的质量。但是,从另一个角度考虑,这却可以用于感测。比如广州塔上面就有这个技术来检测塔身安全。这应该就是体现物质世界有好的一面也有坏的一面的思想,即事物不是绝对的。

蓝光LED的「发现」过程。当年日本人中村修二勤勤恳恳工作。某天在实验室「乱搞」,不小心搞出了制作蓝光LED的方法。后来这个人获得了诺贝尔奖,连人家打电话通知他都被他以为是恶作剧。这就是所谓的偶然中蕴含著必然。


光的本质属性,波粒二象性啊。可以说是完美切合易经的中心思想,一阴一阳之谓道。物理学家玻尔当年就用太极图来解释光的波粒二象性。


光既是粒子性的,又是波动性的 <=> 矛盾既是对立的又是统一的


光线从空气中进入水中,会发生折射

但是从水中射向空气,可能出不去

此时折射角是……

复数!

可以想像一下吗,光线射到空气中,没有进去,去了四维空间一趟再回到水中!


对光的认识过程也是螺旋上升的:

牛顿一个劲推粒子,惠更斯干不过他呀;

到了托马斯杨和菲涅尔就波动时代了;

麦克斯韦厉害啊,说光就是电磁波,看速度我能算出来;

然后就飘来了两朵乌云,人家普朗克和爱因斯坦又搞量子化了。

很有意思的一段历史。


紫外光的发现。红外光发现以后,有一位科学家认为,既然在红光之外有红外光。那我们的世界是一个相对的世界,有有阴就有阳,有正就有负。那在紫光的外面是不是也有一种光呢?于是开始做实验,很快就发现了紫外光。


问斯宾诺莎吧。


经络光学


无中生有

你搜索:光学实验,无中生有


反射折射非线性量子光都可以


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