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光学厚度

**光深度**是透明度的測量，在定義上是輻射或光在傳輸路徑上被散射或吸收的比率。為了讓光深度更加形象化，可以想一想霧。在觀測者和物體之間的霧會立刻使得你前方的光深度為零。當物體遠離時，光深度將會增加，直到該物體遠至不能被看見為止。

## 公式

光深度表現的是光束在介質中傳播的路徑上被散射或吸收而被移除的量。如果 $I_{0}$ 是輻射源的強度， $I$ 是通過路徑後，觀測者測到的強度，則光深度 $\tau $ 被下列的方程式定義為：

　
: $I/I_{0}=e^{-\tau }.\,$

### 從基礎原則的演算

在核子物理，原子雲的光深度可以從原子的量子力學特性來計算。它的形式是：

$$
\tau ={\frac {d^{2}\nu N}{2c\hbar \epsilon _{0}A\gamma }},
$$

此處 $d$ 表示躍遷偶極矩， $\gamma $ ：轉換的自然線寬， $\nu $ ：頻率， $N$ ：原子的數量，和 $A$ ：射束的截面

### 大氣科學

在大氣科學，經常提到的光深度路徑是垂直於地球表面並直至外太空；在其他的場合則是由觀測者的高度直至外太空。因為 $\tau $ 是參考垂直的路徑，對歪斜路徑的光深度即為 $\tau '=m\tau $ ，此處的 $m$ 稱為氣體質量因子，對一個相對於大氣層的平行平面是： $m=1/\cos \theta $ ，此處 $\theta $ 是天頂距，對應於給予的路徑。因此：

　
: $I/I_{0}=e^{-m\tau }.\,$

大氣的光深度可以分解成幾個部分：瑞利散射、懸浮微粒和氣體的吸收。大氣的光深度可以用日照計（sun photometer）測量（參考比爾－朗伯定律（Beer's law））。

### 恆星物理

另一個例子是天文學上對光球厚度的定義，是從表面至光深度表面 2/3 處。這意味著光球散發出的光子在到達觀測者之前平均被散射的次數少於一次，在光深度為 2/3 之處的溫度，恆星輻射出的能量（原始的推導是源自太陽）相當於觀測到的總輻射能量。

要注意的是對一個被測量的介質，不同顏色（波長）的光會有不同的光深度。

對行星環，當它阻擋在光源和觀測者之間時，它的光深度是環所阻擋掉的光的比率，通常是來自掩星觀測所獲得的資料。

## 參考資料

## 外部連結

* 光深度方程式（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光学双星

**雙星**（英語：Double star）在觀測天文學中指的是當兩顆恆星由地球上觀察時，在視線的方向上非常接近，以致以肉眼看起來像是只有一顆恆星，但使用望遠鏡時就能分辨出來是一對的恆星。這種情形可以發生在一對聯星，也就是有著互動的軌道，並且被彼此的引力束縛在一起；也可以是光學雙星，這是兩顆有著不同的距離，但恰巧在天空中相同的方向上被對準在一起。

聯星對恆星天文學家是很重要的，當知道它們的運動，就可以直接計算它們的質量和其它地恆星參數。從 1780 年代開始，研究雙星的專業和業餘天文學家就透過望遠鏡的觀測量雙星之間的距離和角度，以量度每一對雙星之間的相對運動。如果測量出的相對運動是一段軌道弧線，或者相對運動相較於這兩顆恆星本身的一般自行是很小的值，就可以得到這兩顆恆星沒有相互的軌道運動。換言之，這一對就只是光學雙星。雖然多顆的恆星系統的運動比聯星更為複雜，但對聚星的研究也是用這種方法。

成對的恆星有下列三種：

* 光學雙星：是無關聯的恆星 － 只是從地球看過去他們恰好對齊在一起；
* 目視聯星 － 被引力束縛在一起，使用光學望遠鏡就可以分辨的恆星；
* 非目視聯星 － 要使用更專業的工具，像是掩星（食雙星）、光譜（光譜聯星）、或異常的自行（天測聯星）才能分辨的聯星。

就觀念而言，後面這兩種之間其實沒有差別。望遠鏡的改進可以將非目視聯星重分類至目視聯星中，像北極星在 2006 年就發生這種情形。因此，第三種只是我們在觀測方法上的不同造成的區別。

## 歷史

大熊座的開陽在 1650 年首度被喬瓦尼・巴蒂斯塔・里喬利登錄為雙星（但貝內代托・卡士德里和伽利略可能在更早）。很快就確認了其它的雙星系統：羅伯特・虎克在 1664 年發現的第一個雙星系統，牡羊座 γ；而南十字座明亮的十字架二在 1685 年被馮提尼發現是雙星。從此之後，對雙星的搜尋在天空中被很徹底的執行，不只是明亮的雙星，還下探至視星等 9.0 等的極限。在北半球的天空中，比 9 等亮的恆星中，每 18 顆就至少有一顆是雙星，可以使用口徑 36 - 英寸（910 - 公釐） 的望遠鏡分辨出來。

類別不相關的光學雙星和聯星被混編在同一本星表中是有其歷史上的事實和原因。當開陽被發現是聯星時，仍很難確認一對雙星是聯星，還僅僅是光學雙星。望遠鏡、光譜、和攝影的改進，都是用來區分這兩者的基本工具。當它被確認是視聯星後，開陽本身的結構被發現是光譜聯星。此外，開陽和輔又組合成光學雙星，兩者相距 3 光年。它們被懷疑，但又沒有絕對的證據，能證明兩者之間沒有引力的交互作用。因此，雙星這個名詞對尚不了解的一對恆星而言，仍然是一個有用的項目。

## 雙星的觀測

_視雙星_的定義是使用光學望遠鏡可以看見與分辨的雙星，這在已知的雙星中佔了絕大多數。如果視雙星顯現相似的屬性，像是相似的自行穿越空間、三角視差或徑向速度，這些都是它們之間有引力關聯，形成聯星的證據；在這種情況下，視雙星會被稱為_視聯星_。

以目視測量視雙星的分離度，或角距離，是測量這兩顆星在天空中的位置角和彼此之間以角度度量的距離。以位置角來指示兩星分隔的距離與方向時，是從亮星朝向暗星來測量，並且正北方被定義為 0°。這些測量的結果被稱為_量測值（measures）_ ，視聯星量測值中的位置角會逐漸改變，兩顆星之間分開的距離也會在最高和最低值之間擺動。在平面上繪製量測值將產生一個橢圓。這是投影在天球上的_視軌道_ ，從視軌道可以計算出這兩顆星真實的軌道。雖然預期在視雙星目錄上的絕大多數可能都是視聯星，但是在超過 100,000 顆已知的視雙星中，僅有幾千顆的軌道已經被計算出來。

## 聯星和其他雙星之間的區別

通過觀察它們的相對運動可以區別視雙星和視聯星。如果運動是軌道的一部分，或是恆星有著相似的徑向速度，或是相較於一般的自行有著較小但不同的自行，這一部分可能都是自然的性質。當觀測的時間短於週期時，光學雙星和長週期視聯星可能都呈現直線的運動，這就會很難區分這兩種的可能性。

## 名稱

一些明亮的雙星有拜耳名稱，在這種情況下，可以用上標字元來表示。例如，南十字座 α（南十字二）和伴星分別是是南十字 α1 和南十字 α2。由於南十字 α1 還是光譜聯星，因此實際上是聚星。上標字元也可以用來區分更遙遠，無物理關係，在拜耳名稱下成雙的恆星，像是摩羯座 α1,2（相距 0.11°）、半人馬座 ξ1,2（相距 0.66°）、射手座 ξ1,2（相距 0.46°）。這些光學雙星都可以用裸眼直接觀看。

除了這些對雙星，雙星的成員通常用字母 _A_（表示較亮的、主星）和 _B_（表示較暗的、伴星）來區分，再增加的就依據字母來排序。例如，大犬座 α（天狼星）的成員是大犬座 αA 和大犬座 αB（天狼星 A 和天狼星 B）；牧夫座 44 的成員是牧夫座 44A 和牧夫座 44B；ADS 16402 的成員是 ADS 16402A 和 ADS 16402B；依此類推。字母 _AB_ 可能一起用來指出這是一對雙星，在聚星，字母 _C_、_D_，也是用來標示不同的伴星，它們的順序是依照與最亮 A 星距離的增加來排列。

視雙星通過在它們發現者名字的縮寫後面加上數字編輯出獨特的目錄。例如，半人馬座 αAB 是在 1689 年被 Richaud 神父發現的，因此就被稱為 _RHD 1_ 。其它的例子包括 Δ65，是詹姆士・丹露帕發現的第 65 顆雙星，和 Σ2451 是斯特魯維發現的第 2451 顆雙星。

華盛頓雙星目錄，是包含超過 100,000 顆雙星和聚星的龐大資料庫，每一筆都列出了兩顆星之間距離的量測值。在目錄內的每一顆雙星構成一個條目，有 _n_ 個成員的聚星會構成 n-1 對雙星，每個都會給出與聚星中其他成員的分離距離。像 _AC_ 這樣的編碼是表示被測量的成員 C 相對於 A 的量測值；編碼也可能改變成 _AB-D_ 以指示密接的 A 與 B 和 D 的量測值，本例中指的是 D 相對於 AB 對；而像 _Aa_ 這樣的編碼也可以表示單一的成員，在這個例子可能指的是另一個成員相對於 A 的量測值。發現者的編碼也還是會被列出，但是傳統的發現者名字縮寫，像是 _Δ_ 和 _Σ_ 等，都已經改編成一個羅馬大寫字母的字串，例如 Δ65 已成為 _DUN 65_ 和 _Σ2451_ 已成為 _STF2451_。更多的例子呈現在右邊的表中。

## 例子

### 視聯星

* 半人馬座 α
* 天狼星
* 南河三
* 五車二
* 波江座 p
* 北極星
* 十字架二

### 光學雙星

* 摩羯座 α1 和摩羯座 α2
* 蒼蠅座 θ 和蒼蠅座 θB
* 南冕座 η1 和南冕座 η2
* 南冕座 κ1 和南冕座 κ2
* Winnecke 4

### 不確定

* 半人馬座 α 系統（AB）和比鄰星（半人馬座 αＣ）：一般認為是有物理關聯性的系統。
* 北河二系統（Aa/Ab/Ba/Bb）和雙子座 YY（也就是北河二 Ca/Cb）一般認為是一個物理系統。
* 開陽系統（Aa/Ab/Ba/Bb）和輔（本身是聯星，因此是開陽 Ca/Cb，在 2009 年之前，一般都不認為有物理上的關聯）。

## 相關條目

* 聯星
* 科幻中的聯星
* 聚星

## 參考資料
光学取景器

**光學取景器**是指相機中用於取景的一組由光學透鏡組成的取景部件。

較之電子取景器，光學取景器的優勢在於取景真實並且無延遲，可以在勝任拍攝高速運動的物體時的取景與構圖，使用電子取景拍攝運動的物體時可能會出現拖尾現象。

## 分類

### 旁軸取景器

旁軸取景器一般用於傳統普及型相機（例如膠片傻瓜相機、早期的消費機卡片型數位相機等）。其優點為：結構簡單，造價低廉，並且擁有光學取景器最基本的優點；如：基本不耗電，取景無延遲，且在拍攝運動物體時不會出現電子取景器可能會出現的拖影等現象；也正因如此，其曾被各大相機廠商廣泛採用。但是，其缺點也是顯而易見的：由於旁軸取景器的取景窗口位置與鏡頭的位置並不完全相同，而是有一定的距離，所以，從取景器中看到的畫面與照相機實際所拍攝的圖像並不完全相同，而是在位置上有一定的差別，這在攝影學中稱為「視差」。在拍攝遠景時，兩者畫面的差異十分微小，幾乎可忽略不計；此時視差問題不大，但是在拍攝近景時，視差的影響便會變得顯著，時常會出現取景範圍和最終成像角度不同，構圖不對的問題。

### 反射式取景器

為了解決旁軸取景器的缺點，反射式取景器則是是直接通過鏡頭取景，通過反光鏡與五稜鏡（或五面鏡），將光線反射到的對焦屏和目鏡中，這樣拍攝者就能從取景器目鏡中看到所要拍攝的圖像了，而且，由於這種方式是直接通過鏡頭取景，從而在根本上解決了旁軸取景器的視差問題，真正達到了「即見即所得」的效果。如前面所述，反射式取景器的優點是沒有視差；其缺點則為結構複雜，造價較高，生產技術難度較大。所以，反射式取景器多用於高端產品上，也就是我們通常所說的單眼相機。

#### 五稜鏡取景器

光學五稜鏡取景器是目前數碼單反與膠片單反最常用的一種取景器；其最主要的部件為一塊玻璃五稜鏡，這塊五稜鏡可以多次反射來自鏡頭和反光板的光線，最終把景物以正立的實像的形式傳到目鏡與拍攝者的眼睛。其優點為：相比於五面鏡取景器，五稜鏡的反射率更高，光線在反射時的損耗極小，可以使目鏡中的畫面更亮。其缺點則為製造成本較為高昂，且玻璃五稜鏡的重量較大，故多用於中高端單眼相機。

#### 五面鏡取景器

五面鏡取景器的構造與原理和五稜鏡取景器基本相同，不同之處在於其用中空的五面反光鏡代替了一塊完整的玻璃五稜鏡。相較於五稜鏡取景器，五面鏡的反射率相對較低，光線在反射時的損耗較大，相同光圈下的視野亮度較五稜鏡暗，大約為五稜鏡的 80% 左右。其優點則在於製造成本相對較低，且由於沒有五稜鏡的實心玻璃結構，五面鏡取景器的重量較為輕盈，因此多被一些主打低價及輕量化的入門級數碼單反所採用。

## 參考資料
光学变色油墨

**光學變色油墨**（**Optically variable ink**，**OVI**），簡稱**光變油墨**，目前大多被應用於紙幣上使假幣容易被辨別出來。

從不同角度觀察，油墨會顯現出不同的兩種顏色。例如，50 美元紙幣使用變色油墨印刷面值「50」, 所以這一數字從一個角度上看是銅色，而從另一角度看則是亮綠色。

光學變色油墨在防偽印刷領域有著極其重要的作用；其主要生產商是一家名為瑞士錫克拜控股公司的瑞士公司。

變色油墨對白光的反射光波長取決於光入射角的大小。從肉眼觀察到的效果即是隨著角度的不同油墨的顏色發生改變。使用彩色複印機或掃描儀掃描這種油墨，只能複製出特定角度的顏色，不再具有變色效果。

## 參見

## 外部連結

* 瑞士錫克拜控股公司關於光變油墨的頁面
光学天文

**可見光天文學**是通過光學天文望遠鏡接收到的宇宙天體發射的可見光來研究天體的物理、化學性質的一門學科。可見光天文學是光學天文學的一部份，光學天文學中也有利用電磁波譜中不可見光的天文學，例如無線電天文學、紅外天文學、紫外線天文學、X 射線天文學和伽馬射線天文學。可見光的波長是在 380 至 750 奈米之間。

自從人們開始仰望星空起，就已經開始了可見光天文學，不過因為望遠鏡的發明，在觀測能力上仍然持續隨著時間提昇，一般會將望遠鏡的發明歸功於漢斯・利珀希，德國及荷蘭裔的眼鏡製造商，不過伽利略也在望遠鏡皊的開發和發明上有很大的貢獻。現今的可見光天文學仍在持續進，例如詹姆斯・韋伯太空望遠鏡已在 2021 年發射。

可見光天文學只用到可見光，對於業餘天文學家而言不需要設備。因此是最多人參與的天文學，也是最古老的天文學。

## 參考資料
光学字符识别

**光學字元辨識**（英語：Optical Character Recognition，縮寫：**OCR**）是指對文字資料的圖像檔案進行分析辨識處理，取得文字及版面資訊的過程。

## 過程

### 輸入

對於不同的圖像格式，有著不同的儲存格式、不同的壓縮方式，目前有 OpenCV、CxImage 等。

### 前期處理

#### 二值化

如今數位網路攝影機拍攝的圖片，大多數是彩色圖像，彩色圖像所含資訊量巨大，較為不適用於 OCR 技術。

對於圖片的內容，我們可以簡單的分為前景與背景，為了讓電腦更快的、更好地進行 OCR 相關計算，我們需要先對彩色圖進行處理，使圖片只剩下前景資訊與背景資訊。二值化也可以簡單地將其理解為「黑白化」。

#### 圖像降噪

對於不同的圖像，噪點的定義可能不同，根據噪點的特徵進行去噪的過程，稱為降噪。

#### 傾斜校正

由於一般使用者，在拍照文件時，難以拍攝得完全符合水平平齊與豎直平齊，因此拍照出來的圖片不可避免的產生傾斜，這就需要圖像處理軟體進行校正。

### 中期處理

#### 版面分析

將文件圖片分段落，分行的過程稱為版面分析，由於實際文件的多樣性、複雜性，此步驟目前仍待最佳化。

#### 字元切割

由於拍照、書寫條件的限制，經常造成字元粘連、斷筆，直接使用此類圖像進行 OCR 分析將會極大限制 OCR 效能。因此需要進行字元切割，即：將不同字元之間分割開。

#### 字元辨識

早期以模板匹配為主，後期以特徵提取為主。由於文字的位移、筆畫的粗細、斷筆、粘連、旋轉等因素的影響，極大地影響特徵提取難度。

#### 版面還原

人們希望辨識後的文字，仍然像原始文件圖片那樣排列，段落、位置、順序不變地輸出到 Word 文件、PDF 文件等，這一過程稱為版面還原。

### 後期處理

根據特定的語言上下文的關係，對辨識結果進行校正。

### 輸出

將辨識出的字元以某一格式的文字輸出。

## 發展歷史

OCR 的概念是在 1929 年由德國科學家 Tausheck 最先提出來，並申請了專利。後來美國科學家 Handel 也提出了利用技術對文字進行辨識的想法。中國最早的 OCR 商業應用是由科學家王慶人教授在南開大學開發出來的，並在美國市場投入商業使用。日本在 20 世紀 60 年代開始研究 OCR 辨識理論，開發了郵政編碼辨識系統。

## 主流實現

* CNN+RNN+CTC
* CNN+RNN 基於 Attention 的方法。

## 參考來源
光学学会

**光學學會**（英語：The Optical Society，縮寫為 **OSA**），原名**美國光學學會**（英語：Optical Society of America，縮寫為 **OSA**），是美國光學科學家組成的學術性社會團體。

 

## 歷任會長

自 1916 年來的美國光學學會會長有：

## 參考資料
光学学报

《**光學學報**》創刊於 1981 年，是中國大陸基礎科學類半月刊，編輯部位於上海市。此刊物由中國光學學會主辦。

《光學學報》在 2018 年被中華人民共和國國家新聞出版廣電總局新聞報刊司評為 2017 年全國「百強報刊」。

## 參考資料

## 相關條目

* 雜誌
* 期刊
光学工程

**光學工程**（英語：**optical engineering**）是指把光學理論應用到實際應用的一類工程學。光學工程涉及光學儀器，例如鏡頭、顯微鏡和望遠鏡，也包括其他利用光學性質的設備。此外，光學工程還研究光傳感器及相關測量系統，雷射、光纖通信和光碟（例如 CD、DVD）等。

因為光學工程設計及開發的元件需要利用光來達到特定目的，因此光學工程需要了解光的本質，知道在實驗室可以達到的極限。而實務上也需要考慮可用技術、材料、成本及設計方法等。光學工程和其他工程領域類似，也會用電腦來輔助設計過程。可能配合儀器使用、用做光學模擬、光學系統設計及其他應用中。工程師也常會使用試算表及程式語言等工具，當然光學工程師也常會使用針對光學設計的工具或套裝軟體。

光學工程計量學會利用光學方式進行量測，用像雷射散斑干涉儀儀器量測微振動，或是用量測折射的儀器量測不同物體的特性。用雷射的散射繞射光斑測量，製造出雷射粒度儀以用於顆粒粒度分析的測量。

## 相關條目

* Code V
* Fred 光學工程軟體
* HEXAGON (光學軟體)
* 光學鏡片設計
* 光物理學
* 配鏡師
* 國際光電工程學會
* Zemax

## 參考

## 延伸閱讀

* Driggers, Ronald G. (ed.) (2003). _Encyclopedia of Optical Engineering._ New York: Marcel Dekker. 3 vols. ISBN 978-0824709402
* Bruce H. Walker, Historical Review,SPIE Press, Bellingham, WA. ISBN 9780819478771. [1]
* FTS Yu & Xiangyang Yang (1997) _Introduction to Optical Engineering_, Cambridge University Press, ISBN 0251574935 .
光学异性体

**對映異構物**（英語：Enantiomer (/ɪˈnæntiəmər, ɛ-, -tioʊ-/ _ə-NAN-tee-ə-mər_)），又稱**對掌異構物**、**光學異構物**、**鏡像異構物**或**旋光異構物**，不能與彼此立體鏡像異構物完全重疊。

互為鏡像（mirror images）的分子。不對稱碳原子和四種不同的原子或原子基團連結，不對稱碳為手性中心。當有 n 個手性中心時，則最多有 2 的 n 次方立體異構物。

來源於希臘文，具有左手對右手那樣鏡像關係的一對物質。無論怎樣擺佈都不能使這些鏡像成為同一物。有對稱平面的物質不能是對映體，因為它和它的鏡像是等同的。乳酸那樣的分子對映體，除了與其他不對稱分子的化學反應以及與偏振光作用外，具有完全相同的化學物質。對映體在結晶學中很重要，因為許多晶體是由單個分子的右手型和左手型交替排列的。對晶體的完整描述，就是要說明這些型體彼此間是如何混合的。兩種光學活性的酒石酸，即所謂 d - 酒石酸和 l - 酒石酸就是一對對映體的實例。

## 歷史

1849 年，法國化學家路易・巴斯德（Louis Pasteur）發現從在釀酒的容器中，取得的酒石酸鹽可以使平面偏振光旋轉，但是使用其他來源的酒石酸鹽卻無法測定出此性質。而此二者不同之處即是能否讓平面偏極光旋轉，原因就是此二者為光學異構物。

1874 年，荷蘭化學家凡特荷夫（Jacobus Henricus van 't Hoff）和法國化學家列貝爾成功用連接到碳原子的四面體結構的理論解釋此異構物種類的旋光性質。

## 註釋

## 參考文獻

## 參閱

* 手性
* 同分異構物
* 同素異形體

## 外部連結

* chemwiki:stereoisomerism （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光学拆分

**手性拆分**（Chiral resolution），亦稱**光學拆分**（Optical resolution），或**外消旋體拆分。**在立體化學中，用以分離外消旋化合物成為兩個不同的鏡像異構物的方法，為生產具有光學活性藥物的重要工具。

與不對稱合成法比較，手性拆分的缺點為僅有 50％的產率。有時在拆分的同時將不需要的對映異構體外消旋化，使其不斷轉化為需要的一個對映體，將拆分和外消旋化同時進行，從而使拆分的產率超過 50％。這種方法稱為動態動力學拆分。酮的烯醇化是常用的外消旋化反應。

## 拆分方法

手性拆分的主要方法有：

### 結晶拆分法

### 化學法

* 化學法：一對對映異構體的物理、與非手性試劑反應的化學性質相同，因此一般的分離方法無法將其拆分出來。化學拆分法是用一個純的光活性異構體 D- 鹼去處理這一 D- 酸和 L- 酸的混合物，與其分別反應衍生化，形成一對非對映體：D- 酸 -D- 鹼 和 L- 酸 -D- 鹼。非對映體很容易通過普通的物理方法如分級結晶法分離出來。在分離出非對映體之後，只要用強酸處理便可以分別得到純的 D- 酸和 L- 酸。

化學拆分法適用於含有易反應基團，而且反應後也容易再生出原來的對映體化合物的分子。最常見的易反應基團為酸鹼基團，這是由於酸鹼反應非常簡便，生成的鹽類比較容易結晶，拆分劑酸、鹼（通常為天然存在的酸或生物鹼）廉價易得或可方便回收，也比較容易製得旋光純。常用的酸性拆分劑有：(+)- 酒石酸、(+)- 樟腦酸、(+)- 樟腦 - 10 - 磺酸、L-(-)- 蘋果酸等；常用的鹼性拆分劑有：(−)- 馬錢子鹼、(−)- 番木鱉鹼、D-(−)- 麻黃鹼、(+) 或 (−)-α- 苯乙胺等。

對於需要拆分的醇類化合物，主要有三種方法：⑴ 用異氰酸酯轉化為相應的非對映異構的氨基甲酸酯；⑵ 用手性醯氯或酸酐轉化為酯；⑶ 用二酸或分子內酸酐轉化為羧基酯，然後用光活性的鹼拆分。

對於需要拆分的醛、酮，一般通過用氨／胺轉化為腙、縮氨脲、肼亞胺等非對映異構體的方法來進行拆分。

化學拆分的方法也是由路易・巴斯德引入的。1853 年他用這個方法，以 (+)- 辛可毒（cinchotoxine）為拆分劑，成功將外消旋酒石酸拆分為兩個異構體。

一個例子：藥物度洛西汀（Duloxetine）的合成中就利用了化學拆分法：

首先是將外消旋的羥基胺 (1) 溶於甲苯和甲醇中，加入光活性的 (_S_)- 扁桃酸 (3) 作拆分劑，這時 (_S_)- 構型羥基胺的胺氮原子會與扁桃酸形成不溶性的非對映異構鹽，而 (_R_)- 構型的羥基胺則留在溶液中。濾去 (_S_)- 羥基胺形成的鹽後，將濾渣用氫氧化鈉處理，便得到 (_S_)- 羥基胺。留在溶液中的 (_R_)- 羥基胺可以在鹽酸作用下發生差向異構化，轉變為 (_S_)- 羥基胺，從而被沉澱、濾去、中和為純的 (_S_)- 羥基胺，得以回收。這種方法即首段中介紹的動態動力學拆分法，也稱 RRR 合成（_Resolution_ 拆分，_Racemisation_ 外消旋化，_Recycle_ 回收）。

### 酶解法

* 酶解法：酶催化的反應對底物是專一的，這種性質可用於使外消旋體中的某一異構體參加酶促反應，被消耗為另一物質，而另一異構體不受影響，再利用一般物理分離方法將兩個對映體的拆分變為可能。這種方法最適用於胺基酸的拆分。與化學法相比，有諸多優勢：⑴ 有高度立體專一性，產物旋光純度很高；⑵ 副反應少，產率高，產物分離提純簡單；⑶ 大多在溫和條件下進行，pH 值也多近中性，對設備腐蝕性小；⑷ 酶無毒，易被環境降解。但也有一些缺點，主要是可用的酶製劑品種有限，而且酶的保存條件比較苛刻，價錢也比較昂貴。

### 手性色譜法

* 手性色譜法：利用對映異構體分子與手性流動相或固定相的作用強度不同而實現拆分。可以在氣相色譜，液相色譜，毛細管電泳當中實現。

## 參考資料
光学显微镜

**光學顯微鏡**（英語：Optical microscope、Light microscope）是一種利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡。

由物體入射的光被至少兩個光學系統（物鏡和目鏡）放大。首先物鏡產生一個被放大實像，人眼通過作用相當於放大鏡的目鏡觀察這個已經被放大了的實像。一般的光學顯微鏡有多個可以替換的物鏡，這樣觀察者可以按需要更換放大倍數，也就是增加放大倍率，放大倍率是由目鏡倍率乘上物鏡倍率所得來的。這些物鏡一般被安置在一個可以轉動的物鏡盤上，轉動物鏡盤就可以使不同的物鏡方便地進入光路，物鏡盤的英文是 Nosepiece，又譯作**鼻輪**。

十八世紀，光學顯微鏡的放大倍率已經提高到了 1000 倍，使人們能用眼睛看清微生物體的形態、大小和一些內部結構。直到物理學家發現了放大倍率與解析度之間的規律，人們才知道光學顯微鏡的解析度是有極限的，解析度的這一極限限制了放大倍率的無限提高，1600 倍成了光學顯微鏡放大倍率的最高極限，使得形態學的應用在許多領域受到了很大限制。光學顯微鏡的解析度受到光波長的限制，一般不超過 0.3 微米。假如顯微鏡使用紫外線作為光源或物體被放在油中的話，解析度還可以得到提高。

光學顯微鏡依樣品的不同可分為**反射式**和**透射式**。反射顯微鏡的物體一般是不透明的，光從上面照在物體上，被物體反射的光進入顯微鏡。這種顯微鏡經常被用來觀察固體等，多應用在工學、材料領域，在正立顯微鏡中，此類顯微鏡又稱作金相顯微鏡。透射顯微鏡的物體是透明的或非常薄，光從可透過它進入顯微鏡。這種顯微鏡常被用來觀察生物組織。

光學顯微鏡依其**聚光鏡**（condenser）和**物鏡**（Objective）的設計，可用來觀察不同的樣品。明視野（Brightfield）用來觀察薄的染色生物組織樣品，暗視野（Darkfield）功能的視野下，背景為黑色，能突顯樣品的細微面貌，觀察未染色樣品時，如活細胞，可利用相位差（Phase）功能。另外還有微分干涉差（differential interference contrast，DIC）功能，都常搭配在光學顯微鏡上。

依光源的不同，還有螢光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等類別。

2014 年 10 月 8 日，諾貝爾化學獎頒給了艾力克・貝琪格（Eric Betzig），W・E・莫爾納爾（William Moerner）和斯特凡・W・赫爾（Stefan Hell），獎勵其發展超分辨螢光顯微鏡（Super-Resolved Fluorescence Microscopy），這將帶來光學顯微鏡進入奈米級尺度中。

## 分類

### 常規顯微鏡

常規顯微鏡（Regular microscope）像與物同方向的顯微鏡。

### 複式顯微鏡

複式顯微鏡（Compound microscope）像與物反方向的顯微鏡。

### 正立顯微鏡

正立顯微鏡的光源在機身下方，光由下方光源經過聚光鏡到達樣品，再穿過位於樣品上方的物鏡，然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或其他成像儀器。因物鏡和聚光鏡中間的空間較小，適用於觀察的物品通常較薄，可夾於玻片中。此顯微鏡的優點是結構簡單，因此一般光學顯微鏡多屬此類。

### 倒立顯微鏡

倒立顯微鏡（Inverted microscope）明視野用之照明光源和聚光鏡是來自機身上方，光線穿過聚光鏡到達樣品，再穿過位於樣品下方的物鏡，然後藉由反射鏡和透鏡到達觀察者的眼睛或成像儀器。對螢光顯微鏡而言，螢光激發光源和物鏡同位於底部。由於激發光源可以是高功率大型雷射光源或弧光燈，倒立式的設計更能穩定顯微鏡鏡的結構。倒立顯微鏡常用於觀察培養中的細胞或組織，特別是應用在螢光的生物樣品上。

### 解剖顯微鏡

解剖顯微鏡（Dissecting microscope），又被稱為**實體顯微鏡**或**立體顯微鏡**（Stereo、Stereoscopic），是為了不同的工作需求所設計的顯微鏡。利用解剖顯微鏡觀察時，進入兩眼的光各來自一個獨立的路徑，這兩個光路徑夾了一個小小的角度，因此在觀察時，樣品可以呈現立體的樣貌。解剖顯微鏡的光路設計有兩種：**The Greenough Concept** 和 **The Telescope Concept**。 
解剖顯微鏡常常用在一些固體樣本的表面觀察，或是解剖、鐘錶製作和小電路板檢查等工作上。 

## 顯微鏡成像原理

現在的光學顯微鏡的構造非常的複雜精密，為了精準成像，顯微鏡的光學路徑必須嚴謹的設計與控制。儘管如此，光學顯微鏡的運作原理是非常簡單的。

最簡單的物鏡是由高解析度的玻璃鏡製成，有非常短的焦距，大概是 160 mm 左右，而產生了放大倒立成像，因此像是非常靠近試片來觀察，經由對焦，其產生的是實像，不用經由目鏡即可用肉眼看到，或者成像於紙張上。在多數的顯微鏡，目鏡是雙鏡組成的，一個在眼睛，產生虛像，使肉眼看到放大成像；一個則靠近物鏡，產生實像。

## 圖片

* *

## 參看

* 數位顯微鏡
* 科勒照明 (Köhler illumination)
* 消色差透鏡

## 參考文獻
光学晶体管

**光學電晶體**，又稱為**光學開關**或**光閥門**，是切換或放大光學信號的裝置。在光學電晶體輸入端出現的光會改變電晶體輸出端的光的強度，而且輸出功率會由附加光源提供。由於輸入信號的強度可能比附加光源的強度弱，因此光學電晶體把光學信號放大。電子電晶體構成了現代電子設備的基礎，而光學電晶體就是為了模擬它。光學電晶體提供僅使用光來控制光的手段，並且在光學計算和光纖通信網絡中具有應用。這種技術有望超越電子設備的速度，同時降低功耗。

由於光子本身不會互相作用，因此光學電晶體必須使用介質介導互相作用。這可以在不將光學信號轉換為電子信號作為中間步驟的情況下實現。利用各種操作介質的實現方式已經被提出並通過了實驗證明。然而，他們與現代電子產品競爭的能力目前是有限的。

## 應用

光學電晶體可用於改善光纖通信網絡的性能。雖然光纖纜線用於傳輸數據，但現時信號路由等任務是通過電子的方式才能夠完成。這需要先將光信號轉換成電子信號，然後再轉換成光信號，此舉造成了瓶頸。原則上，使用布置在積體光學中的光學電晶體可以實現全光學數位訊號處理以及路由功能。相同的裝置可以用來創建新的類型的光放大器，以彌補光子沿著傳輸線移動導致信號衰減的問題。

光學電晶體其中一個更為複雜的應用是開發光學數字計算機，當中光子取代了電子，成為信息的新載體。此外，使用單光子操作的光學電晶體可以形成量子信息處理的組成部分，其中它們可以用於選擇性地尋址量子信息的各個單元，稱為量子位元。

## 與電子產品比較

最常見的光學邏輯案例是光學電晶體的開關時間比傳統的電子電晶體快得多。這是因為光學介質中的光速通常比半導體中電子的漂移速度快得多。

光學電晶體可以直接連接到光纖纜線，而電子器件需要通過光電探測器和發光二極體或雷射器耦合。全光信號處理器與光纖的更自然的集成將降低光通信網絡中信號的路由和其他處理的複雜性和延遲。

光學處理是否可以將單個電晶體切換所需的能量減少到小於電子電晶體的能量仍然值得懷疑。為了實際競爭，每次操作都需要幾十個光子的電晶體。然而，很明顯，這在用於量子信息處理的所提出的單光子電晶體 是可實現的。

也許光學電子邏輯的最顯著優勢是降低功耗。這是因為各個邏輯閘之間的連接中沒有電容。在電子設備中，傳輸線需要充電到信號電壓。傳輸線的電容與其長度成比例，並且當其長度等於單個柵極的長度時，它超過邏輯閘中的電晶體的電容。傳輸線的充電是電子邏輯中的主要能量損失之一。在光通信中避免了這種損失，其中在接收端僅有足夠的能量來切換光學電晶體必須沿著線路傳輸。這一事實在光纖用於長距離通信方面發揮了重要作用，但尚未在微處理器層面得到開發。

除了具有更高速度，更低功耗和與光通信系統的高兼容性的潛在優勢之外，光學電晶體必須滿足一組基準才能與電子產品競爭。 暫時沒有一種設計能夠滿足所有這些標準，同時優於最先進電子設備的速度和功耗。

標準包括：

* 扇出 - 電晶體輸出必須具有正確的形式並且具有足夠的功率來操作至少兩個電晶體的輸入。 這意味著輸入和輸出波長 ，光束形狀和脈衝形狀必須兼容。
* 邏輯電平恢復 - 信號需要由每個電晶體「清理」。必須消除信號質量的噪聲和降級，使它們不會傳播通過系統並累積產生錯誤。
* 邏輯電平與損耗無關 - 在光通信中，由於光纖電纜中的光吸收，信號強度隨距離減小。 因此，簡單的強度閾值不能區分任意長度互連的開關信號。系統必須編碼不同頻率的零和 1，使用差分信令，其中兩個不同功率的比率或差異攜帶邏輯信號以避免錯誤。

## 實現

已經提出了幾種方案來實現全光學電晶體。在許多情況下，已經通過實驗證明了概念證明。其中的設計基於：

* 電磁感應透明度
  * 在光學腔或微諧振器中，透射由較弱的柵極光子通量控制
  * 在自由空間中，即沒有諧振器，通過解決強相互作用的里德堡態
* 間接激子系統（由具有靜態偶極矩的雙量子阱中的束縛電子和空穴組成）。 間接激子由光和衰變產生的光發射，由於它們的偶極子排列而強烈相互作用。
* 微腔極化子系統（ 光學微腔內的激子 - 極化子 ），類似於基於激子的光學電晶體， 極化子促進光子之間的有效相互作用
* 具有有源拉曼增益介質的光子晶體腔
* 腔開關調製時域中的腔特性，用於量子信息應用 。
* 基於奈米線的空腔採用極化相互作用進行光學轉換
* 矽微環放置在光信號的路徑上。 柵極光子加熱矽微環，引起光學諧振頻率的偏移，導致光學供應的給定頻率下的透明度變化。
* 一個雙鏡光學腔，通過光學鑷子捕獲大約 20,000 個銫原子並雷射冷卻到幾微克爾 。 銫合體不與光相互作用，因此是透明的。 腔鏡之間的往返行程的長度等於入射光源的波長的整數倍，允許腔傳輸源光。 來自柵極光場的光子從側面進入腔體，每個光子與另外的「控制」光場相互作用，改變單個原子的狀態以與腔體光場共振，從而改變場的共振波長並阻擋透射源欄位，從而「切換」「設備」。 雖然改變的原子仍未被識別，但量子干涉允許從銫中回收門光子。 單門光子可以重定向包含多達兩個光子的源場，然後阻止門光子的檢索，高於正增益的臨界閾值。

## 參看

## 參考資料
光学构件的制作和检测

**光學構件的製作和檢測**包括許多光學構件（如透鏡）的製造及測試程序。

傳統球面透鏡的製作一開始會先研磨玻璃坯料，產生有粗糙表面的光學構件，這可以用環型製具來製作，接下再拋光產生光學構件需要的精細表面，一般會用精研的方式進行，也就是旋轉有粗糙表面光學構件，和依需求外形設計的工具磨擦，兩者之間再加入磨料及流體。 一般會用彎曲的斧鑿工具來對透鏡拋光，磿料和流體的混合物稱為拋光液，一般是用陶瓷或二氧化鋯顆粒，再加入水及潤滑劑，使斧鑿工具不會粘在透鏡上。拋光液中粒子的大小會視光學構件的外形及需要的表面精度而調整。

透鏡在拋光後，會進行測試來確認是否產生正確外形的透鏡，也確認其精度在規格範圍內。光學設備和其理想形狀的偏差一般會以波長的分數表示，而波長會以設備應用時的光波波長或是某個光源提供的可見光波長為準。便宜的透鏡誤差會到ㄧ至數個波長（λ, 2λ…… 等），標準的工業鏡片誤差在 1/4 波長（λ/4）以下。若是用在雷射、干涉測量術或全息攝影的精密透鏡其誤差在 1/10 波長（λ/10）以下。

除了精度誤差外，透鏡也需要符合表面品質的規格（如劃痕、凹陷、斑點），其尺寸也需有一定的精準度。

## 光學加工的技術簡述

* 玻璃毛坯製造
  * 批料混合
  * 傾注（Pouring）及鑄造技術
  * 退火程序及設備
  * 物理特徵技術
  * 折射率量測及熔解譜系（melt pedigree）
* 鑽石成形（Diamond shaping）技術
  * 鑽石輪（Diamond wheel）曲線生成技術及設備
  * 鑽石磨邊（Diamond edging）技術及設備
* 粗粒加工（Loose grit fabrication）技術
  * 粗磨
  * 精細研磨
  * 拋光及光學拋光
* 單點鑽石車削程序及設備
* 玻璃成型技術
  * 精密玻璃成型

## 光學測試技術

* 直接表面輪廓的測量
* 直接面測量（非介入光學測量，例如福柯刀口檢驗、朗奇量測法、焦散線測試（Caustic test）等）
* 輔助光學測試（零補償器、計算機制全息等）
* 干涉測量測試

## 相關條目

* 光學透鏡設計
* 蒸氣拋光

## 參考資料

* Malacara, D., _Optical Shop Testing - 2nd Edition_, John Wiley and Sons, 1992, ISBN 0-471-52232-5

## 外部連結

* Virtual Lens Plant, Canon Camera Museum Instructional videos of the processes, within a flash web interface.
光学波段

**可見光**（**Visible light**）是人類可看見的電磁波，其波長範圍一般是落在 360 - 400 nm~760 - 830nm，這個電磁波譜又稱為**可見光譜**（**Visible spectrum**），
其頻率範圍在 830 - 750THz~395 - 360THz 。這個範圍因人而異，部分人群甚至可以看到 310nm 的紫外光或是 1100nm 的近紅外光。

光與可見光通常指同樣的意思，但光也可以指紅外光 、紫外光、X 光。

單個波長可見光稱為單色光，粉紅色或是洋紅色等不飽和光是由多個單色光組成。正常視力的人眼對波長約為 555 奈米的可見光最為敏感，這種可見光處於光學頻譜的綠光區域。

可見光可以穿透地球大氣層的大氣窗，這也是人眼可以辨識此波段的原因之一。

## 可見光譜歷史

13 世紀，羅傑・培根提出彩虹形成的過程與光線透過玻璃或水晶的情況類似。17 世紀，牛頓發現棱鏡可以分解和重組白光，並將這發現寫在《光學》著作上。

早期對光譜的 2 種解說來自於艾薩克・牛頓的光學和歌德的色彩學。牛頓首先在 1671 年在他的光學試驗的說明中使用了光譜這個字（在拉丁文中代表外觀、顯象）。牛頓觀察到一束陽光以一個角度射入玻璃棱鏡，部份會被反射，部份則穿透玻璃，並呈現出不同的色帶。牛頓假定陽光是由不同顏色的小粒子組成，而這些不同顏色在穿透物質時，前進速度不同。而紅光的速度快於紫光，而導致了在穿過棱鏡後紅光的偏折（折射）較紫光為小，產生各色的光譜。

牛頓把光譜分成 7 種顏色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。他依古希臘哲學家的想法，選這 7 種顏色，並和音符、太陽系已知的 7 顆行星、和一週 7 天做連結。然而人眼對於靛色頻率的敏感度其實是相對較差的，加之一些辨色能力正常的人都表示他們無法區分靛色和藍色、紫色。正因此之故，一些專家如艾薩克・阿西莫夫等都曾建議靛色不應被視為顏色，它只是藍和紫的濃淡不同的區間而已。有證據表明，牛頓當年提出的藍色、靛色與現代定義不同，當年的藍色是青色，而靛色是藍色。

18 世紀，歌德在他的色彩學提到了光譜，歌德使用光譜代表殘影。哥德聲稱連續光譜是個複合現象，而牛頓則認為僅限可見光光譜是個單獨現象，哥德觀察到了更廣泛的部份，他發現到了沒有光譜的區間，如紅黃邊界和青藍邊界是白的，原來在邊界區會有色光重疊的現象。19 世紀，因為紅外光與紫外光的發現，可見光譜概念更加明確。1802 年，楊第一次測量不同顏色可見光的波長。

## 可見感知

人眼可以看見的光的範圍受大氣層影響。大氣層對於大部分的電磁波輻射來講都是不透明的，只有可見光波段和其他少數如無線電通訊波段等例外。不少其他生物能看見的光波範圍跟人類不一樣，例如包括蜜蜂在內的一些昆蟲能看見紫外線波段，對於尋找花蜜有很大幫助。

光譜中並不能包含所有人眼和腦可以識別的顏色，如棕色、粉紅、紫紅等，因為它們需要由多種光波混合，以調整紅的濃淡。

可見光的波長可以穿透光學窗口，也就是可穿透地球大氣層而衰減不多的電磁波範圍（藍光散射的情況較紅光為嚴重，這也正是為何我們看到天空是藍色的）。人眼對可見光的反應是主觀的定義方式（參見 CIE），但是大氣層的窗口則是用物理量測方式來定義。之所以稱為可見光窗口是因為它正好涵蓋了人眼可見的光譜。近紅外線（NIR）窗口剛好在人眼可見區段之外，中波長紅外線（MWIR）和遠紅外線（LWIR、FIR）則較人眼可見區段較遠。

## 可見光源

可見光的主要天然光源是太陽，主要人工光源是白熾物體（特別是白熾燈）。它們所發射的可見光譜是連續的。氣體放電管也發射可見光，其光譜是分立的。常利用各種氣體放電管加濾光片作為單色光源。

## 光譜色

我們所熟知的彩虹般的光譜，包括了所有單一波長的可見光，也就是純粹的單色光。儘管是連續光譜，相鄰兩色間並沒有明顯的界限，上述所列的波長區間是常用的近似值。

## 光譜學

參考：光譜學

研究物體放射的光譜的科學叫光譜學。光譜學原始定義為研究光和物質之間交互作用的學科。歷史上，光譜學是指：用「可見光」來對物質結構的理論研究、進而對物質定性定量分析的科學分支。但是，近來，光譜學的定義已經被擴展為：一種不只用可見光，也用許多「其他電磁或非電磁輻射」（如微波，無線電波，X 射線，電子，聲子（聲波）等）的新技術。阻抗光譜學則研究交流電的頻率響應。

其重要應用之一就是在天文學上，因為光譜學是分析遠距離物體性質的基礎。常見的天體光譜學應用到高折射率、極高解析度的光譜分析。如氦就是在太陽光譜中首先發現到的元素；星球中化學元素可由其放射光譜或吸收光譜來判讀，通過它們的光譜解讀可以知道星球中的化學元素組成和比例；另外用到譜線的紅移和藍移可以量測星球的距離及其快速移動物體的速度。首次發現太陽系外行星即是以可分析到每秒數公尺的放射速度差異技術，分析其穿過重力場影響的兩種偏移，繪出行星的模擬路徑。

## 電腦光譜

由三個紅、綠和藍條來顯示三原色在不同混合比率時呈現出的光譜。由電腦依各種比率交叉混合紅、綠和藍色組成的一個光譜。在此圖中，紅色、綠色和藍色的長條中顯示的是上方光中所含的成份。

## 特性

## 相關條目

* 物理
* 光學
* 光
* 高能可見光

## 參考資料
光学玻璃

**光學玻璃**是製造光學鏡頭、光學儀器的主要材料。光學玻璃必須有高度精確的折射率、阿貝數和高透明度、高均勻度。

## 簡史

最初用於製造鏡頭的玻璃，就是普通窗戶玻璃或酒瓶上的疙瘩，形狀類似「冠」，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名稱由此而來。那時候的玻璃極不均勻，多泡沫。除了冕牌玻璃外還有另一種含鉛量較多的燧石玻璃。

1790 年左右法國人皮而・路易・均納德發現攪拌玻璃熔液可以製造質地均勻的玻璃。

1884 年蔡司公司的恩斯特・阿貝和奧托・肖特在德國耶拿市創建肖特玻璃廠（Schott Glaswerke AG ），在幾年內研製了幾十種光學玻璃，其中以高折射率的鋇質冕牌玻璃 (BAK) 的發明為肖特玻璃廠的重要成就之一。

## 光學玻璃的成分

光學玻璃是用高純度矽、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特定配方混合，在白金坩堝中高溫融化，用超聲波攪拌均勻，去氣泡；然後經長時間緩慢地降溫，以免玻璃塊產生內應力。冷卻後的玻璃塊，必須經過光學儀器測量，檢驗純度、透明度、均勻度、折射率和色散率是否合規格。合格的玻璃塊經過加熱鍛壓，成光學透鏡毛胚。

## 特種光學玻璃

### 稀土元素光學玻璃

1930 年代美國伊士曼柯達公司發明了新的稀土元素光學玻璃，相比於已有的鋇冕、超重冕玻璃，稀土玻璃添加有鑭、釷的氧化物。此類光學玻璃有很高的折射率，同時玻璃的色散明顯低於同折射率的燧石玻璃，為光學鏡頭的設計開闢新的可能性，今日各類鏡頭中幾乎都有鑭玻璃。早期稀土玻璃由於添加二氧化釷，多半含有放射性。二戰結束後柯達又改良而發明無放射性稀土玻璃，並經過以徠茲（Leitz）、小原（Ohara）、肖特（Schott）等各光學玻璃製造商的改進，成為光學界常見的高折射率玻璃。經典的無釷鑭冕玻璃以徠卡公司授權肖特廠生產的 LaK9（系徠卡優化 Chance Brother's 公司的 691547 玻璃配方得到）為代表。二十世紀六七十年代，配方不斷改進，逐漸用五氧化二鉭為主的原料代替了二氧化釷。並且，隨著熔煉工藝的不斷改進，更高折射率的重鑭火石玻璃也被研發出來。相比於鑭冕玻璃，這類材料通常必須添加更多的氧化鑭、氧化鉭、氧化鋯和氧化鈮等修飾成分，熔煉的條件更趨苛刻，修飾成分導致的玻璃著色、析晶等問題也更嚴重，但其折射率可達到 1.8-2.0，同時具有比超重（鉛）火石玻璃更低的色散，為超大光圈攝影鏡頭的研發提供了無可替代的便利。徠卡著名的 Noctilux 50mm F/1.0 所倚賴的「PKT58」玻璃（900403）即屬此類。由於含大量的鑭和鉭，重鑭火石玻璃質地堅硬耐磨，化學性質不活潑，屬於耐水耐酸性能最為優異的光學玻璃。近年來，隨著氧化鉭價格不斷上漲，各主要光學玻璃供應商也開發出用更廉價、低比重的稀土元素氧化物代替氧化鉭的產品，並維持基本的規格參數不變。

### 無鉛光學玻璃

無鉛光學玻璃不含對環境有毒害的鉛、砷、鎘、鈹等元素。為區別於同規格的非環保玻璃，通常在玻璃牌號前加字母表示環保化。例如肖特（Schott）廠的 N 標誌，小原（Ohara）廠的 S 標誌，及成都光明（CDGM）廠的 H 標誌。對於攝影鏡頭常用的玻璃而言，鉛主要用於提升玻璃的色散，並改善過渡金屬氧化物在熔體中的溶解性。因此，在環保化過程中，配方受影響最大的為超重火石玻璃，次為具有短波異常色散性能的特種火石玻璃（Short Flint）。超重火石所含氧化鉛的質量分數常超過 20%，替換為二氧化鈦後通常對於 400nm 附近的藍紫光透過能力有較明顯的損失，故不得不加入價格較昂貴的五氧化二鈮。同時，在部分廠家的工藝中，為保持含鉛、無鉛版本的折射率與阿貝數一致，有時需要引入氟元素。對於特種火石玻璃，由於去除了配方中占比約 10% 的氧化鉛，故不能維持氧化硼三角形骨架與四面體骨架的比例，必須改換為含五氧化二鈮、三氧化二銻等材料的配方，形成玻璃的配方範圍變窄，且成本增加。此類玻璃在非環保時代以肖特 KzF（含三氧化二銻與三氧化二砷為主要修飾成分）、KzFS（以氧化硼和氧化鉛為主要成分）系列為代表，但今日已改換配方為以五氧化二鈮為核心成分的 N-KzFS 系列。

### 氟磷酸鹽光學玻璃

此類玻璃系含氟化物與磷酸鹽的特種玻璃，具有折射率低、阿貝數較高（色散較低）、部分色散顯著異於常規光學玻璃等特點，對於大口徑攝影鏡頭的色散修正有明顯的幫助。但是，此類玻璃因為含較多的氟化物，很容易在熔煉過程中出現揮發，導致成分不穩定。玻璃含較多的磷酸鹽，耐水、耐酸性能極差。同時，玻璃材料硬度、機械強度都較低，研磨拋光難度較大。

## 光學玻璃分類

化學成分和光學性質相近的玻璃，在阿貝圖上也分布在相鄰的位置。肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線，將阿貝圖分成許多區，將光學玻璃分類；列如冕牌玻璃 K5、K7、K10 在 K 區，燧石玻璃 F2、F4、F5 在 F 區。玻璃名稱中的符號：

* F 代表燧石
* K 代表冕牌
* B 代表硼
* BA 代表鋇
* LA 代表鑭
* N 代表無鉛
* P 代表磷
* TA 代表鉭

## 光學玻璃的物理參數

* Vd 阿貝數 四位有效數字
* nd 折射率 七位有效數字
* Ve 四位有效數字
* ne 七位有效數字
* 玻璃的密度。四位有效數字
* 玻璃的透明度。四位有效數字
* 折射率隨著溫度變化的係數 三位有效數字

## 國際玻璃碼

國際玻璃碼用九位數字表示，形式為：xxxxxx.xxx;

* 頭三位數字代表折射率 nd 小數點後頭三位數。
* 下三位數字代表阿貝數 Vd 頭三位數，不計小數點。
* 小數點後的三位數代表玻璃的密度，不計小數點

例如 K10 玻璃

* nd=1.50137 小數點後頭三位數 = 501
* Vd=56.41 頭三位數，不計小數點 = 564
* 密度 = 2.52；不計小數點 = 252

例如：

　
: K10 的國際玻璃碼是 501564.252

　
: N-LAK7 的國際玻璃碼 652585.384

　
: N-BALF5 的國際玻璃碼 547536.261

　
: N-KF9 的國際玻璃碼 523515.250

　
: N-SSK2 的國際玻璃碼 622533.353

## 參考資料

## 參見

* 阿貝數
* 阿貝圖
光学瞄具

**照準器**（英語：sighting device）也稱**瞄具**（sight，用在槍械上時稱為 gunsight），是一種裝設在武器或測量儀器上用來幫助使用者對目標進行精確觀瞄和測量的工具。照準器可以是個簡單和目標排成直線作參照物的標記系統，或者是一種可以讓使用者可以看見目標的影像並附有同等焦距的瞄準點的光學儀器，也可以是將瞄準點直接投射到目標身上的光學照射器。

## 種類

### 機械瞄具

機械瞄具（simple sights）俗稱「鐵瞄」（iron sights），分準星與照門兩部分，配合在一起與目標對準排列形成「三點一線」用以瞄準。具體種類包括：

* 開放式（open sight）
* 覘孔式（aperture sight）
  * 鬼環（ghost ring）
  * 目標孔（target aperture sight）

### 光學瞄具

光學瞄具（optical sight，簡稱 optics）指通過光學或光電手段將肉眼觀察到的目標圖像加以增強和補充，從而改進瞄準效果的瞄具，分為**被動式**（不向目標放射光線）和**主動式**（向目標放射光線）兩大類。具體種類包括：

#### 被動式

* 望遠鏡式瞄具（telescopic sight），俗稱的「瞄準鏡」（scope），與折射望遠鏡的光學原理相似
  * 槍械瞄準鏡（gun scope），因為通常用於步槍上因而也稱為步槍瞄準鏡（riflescope），由於通常依賴天然的可見光因此在中國大陸也稱為「白光瞄準鏡」
  * 觀測鏡（spotting scope），一種便攜的高倍望遠鏡，通常具有比步槍瞄準鏡高出許多的放大倍數因此可以用來輔助射擊者進行觀瞄
* 準直式瞄具（collimator sight），最早在越南戰爭後期出現，1990 年代末期被反射式瞄具取代
* 反射式瞄具（reflector sight），俗稱「紅點反射鏡」、「紅點鏡」或「內紅點」
* 全像式瞄具（holographic sight），俗稱「全像鏡」
* 微光成像儀（low light imaging），也稱微光夜視儀（low light night vision），利用放大環境光（ambient light）的對比度來觀察肉眼不敏感的亮度
  * 模擬式夜視儀（analogue night vision），主要使用影像增強器（image intensifier）來達到夜視作用，是最常見的夜視裝置
  * 數碼式夜視儀（digital night vision），本質上是一種使用濾光器的數位相機，用調節感光度來在液晶顯示器上產生增強影像對比度的效果，是一種還在技術初期的新式夜視裝置，但優點在於可以日夜通用、錄製或編輯影音、和其他的行動裝置進行即時共享，而且可以整合鐳射測距儀
* 熱影像儀（thermographic device），也稱熱影像儀（thermal imaging）、被動式紅外夜視儀（passive infrared night vision）

#### 主動式

* 主動式紅外夜視儀（active infrared night vision），帶有紅外線照射功能的熱影像儀
* 鐳射瞄準器（laser aiming module），和鐳射筆原理一致，俗稱「外紅點」，有時也被一些科盲外行誤稱為「紅外線」
* 鐳射測距儀（laser rangefinder）
* 距離選通鐳射成像系統（laser range-gated imaging system）
* 光學雷達（LIDAR）

## 參考
光学舱

**巡天號光學艙**，又稱**巡天號空間望遠鏡，**是中國天宮太空站的組成部分之一，同時也將是中國發射的第三個空間望遠鏡以及首個設置於地外空間的大型可見光天文望遠鏡，其視場可達到哈伯望遠鏡的 300 多倍，預計將於 2024 年前後在海南文昌太空發射場發射升空。

巡天光學艙雖為天宮太空站的一部分，但它並非太空站組合體的一部分，而將會與天宮太空站的主體部分長期共軌飛行。除此之外，中國航太科技集團五院總體設計部機械總體室副主任王昊在問天實驗艙發射直播受訪時另曾表示，巡天號與太空站主體共同在軌運行僅是過去論證時的一個方案，現在則採用望遠鏡單獨進行觀測，運行時比太空站軌道略高。

## 研製經歷

### 太空站附屬儀器方案

2010 年 9 月 25 日，天宮太空站計畫正式得到中共中央政治局常委會批准。原定整個太空站由核心艙和兩個實驗艙組成，其中，實驗艙 II 將裝有一台 2 米口徑的「巡天望遠鏡」，用於大視角巡天觀測，因此命名為巡天。這個儀器的名字另有一個說法是源自毛澤東詩句「巡天遙看一千河」，但此望遠鏡受制於太空站影響，無法自由地指向任意方向觀測，也不能長時間對一個方向連續曝光，故這巡天儀其實不夠「巡天」，而且置於艙內的設計，對比歐幾里得衛星和羅曼太空望遠鏡，可觀測時間剩一半。為此巡天的原始設計被修正，提出放到艙外進行觀測，只有其中一側是連接實驗艙，而另一側則是一個「巡天艙」的方案，但研究認為太空站的姿態變化、結構形變以及太空人活動和飛船對接帶來的振動，都會導致成像質量嚴重退化，巡天最終流產，被退回重新打造。

### 獨立的光學望遠鏡

2015 年，新巡天方案提出，決定直接建造一部巡天式太空望遠鏡，這就是今日所熟知的「巡天號」，以上一方面避免了太空站對望遠鏡視野、觀測時間和成像質量的影響；另一方面便於對接太空站進行在軌維護，只是軌道比較低阻力大，需要使用到更大的動力裝置。不過巡天艙在軌對接維護方案，要比使用太空梭維護的哈伯望遠鏡更為方便，維護費用也低很多。巡天號光學艙的觀測波長範圍為 255~1000 奈米，覆蓋了從近紫外、可見光到近紅外波段。從角解析度或成像質量上講，巡天號光學艙的望遠鏡最高達 0.15 角秒，和哈伯望遠鏡的 0.1 角秒相去不遠。Cook 型離軸三反射光學系統，還增加了一個折轉鏡便於實現不同光學載荷之間的切換、調焦和精密穩像等功能。

## 任務歷史

### 發射

預計將在 2024 年底在海南文昌太空發射場發射升空。

### 觀測

已知巡天號將針對系外行星探測、活躍星系核空間可分辨光譜觀測，近鄰星系中性碳研究，宇宙超級深場觀測等眾多特色科學觀測能力。並研究暗物質的引力作用，確定宇宙膨脹歷史，引力透鏡等人類仍在前沿探究的科研主題。預計在首顆巡天模塊全週期更換前，將會產生至少 50PB 的科學拍攝數據可供分析發表

## 光學特性

巡天號的設計思路是觀察更廣闊天區的望遠鏡，以更高的效率，更系統地去研究宇宙。這種工作模式的望遠鏡一般被稱作巡天式望遠鏡，這也呼應了巡天號光學艙名稱。

### 儀器

巡天空間望遠鏡視野極為寬闊，視場達到 1.1x1.2 平方度。在成像和哈伯相當的情況下，其視場可達到哈伯望遠鏡的 300-350 倍，為了能夠接收廣闊視場的資訊，巡天空間望遠鏡在第一代巡天相機上，安置了 30 塊探測器，總像素達到 25 億，是哈伯 UVIS 傳感器 1600 萬的好幾倍。其中 18 塊探測器上設置有不同的濾光片，這使得它可以獲得宇宙天體在不同波段的圖像，帶給我們彩色的宇宙樣貌﹔另外 12 塊探測器則用於無縫光譜觀測，每次曝光可以獲得至少 1000 個天體的光譜資訊。

巡天模塊每次曝光時間約為 150 秒，對於巡天中的每個觀測天區會進行兩次。給予巡天空間望遠鏡 2 倍的曝光，可以獲得低至 26 星等左右（一般曝光共計 300 秒，但不同波段具體數值有差別）的天體圖像，這要比人眼能夠看到的最暗的恆星還要暗上 1 億倍。在這樣的觀測深度上，研究者可以在每個平方角分看到 30 個左右的星系。在整個巡天週期裡，巡天模塊將會覆蓋 17500 平方度的天區，是整個天空面積的 40%。

巡天空間望遠鏡還將配備一系列的其他精測模塊，包括太赫茲模塊，多通道成像儀，集成視場攝譜儀和系外行星成像星冕儀。這些儀器將依託各自特點提供人們研究所需。

## 參見

* 天宮太空站
* 悟空號探測衛星
* 哈伯望遠鏡
* 凌日系外行星巡天衛星
* 詹姆斯韋伯號望遠鏡
* 太空望遠鏡列表

## 參考文獻

## 外部連結

* 光學艙系統 中國載人太空飛行官方網站（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 中國太空站工程巡天望遠鏡科學工作聯合中心 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光学谐振腔

**共振腔**，又稱**諧振腔**、**光學諧振腔**，是指特定波長的波在長度固定的腔體內共振。在共振腔內的共振現象擁有較好的振幅。因為腔體的兩端是共振的節點，所以波共振時，腔體長度必須為半波長的整數倍。種類有環形共振腔、波動維電磁波的光學共振腔、微波共振腔…… 等等。

光學共振腔是雷射組成的三元素之一，可以依照反射面的存在與否分為開腔與閉腔兩種。共振腔的作用主要是用來讓增益介質實現了佈居數反轉後，可以做為光放大器（Gain amplifier），透過共振腔可收集放大後之訊號，形成一震盪器（oscillator）。

雷射共振腔的種類主要分為三大類，第一種為平行平面腔由兩個平行平面反射鏡組成，光學上稱為法布里 - 博羅光共振腔（Fabry–Perot resonator），簡稱為 F - P 腔，多用於固態雷射系統。第二種為雙凹腔由兩個凹面反射鏡組成，其中一種個特殊而常用的形式是共焦腔（confocal），由兩個曲率半徑相同的凹面反射鏡組成，且兩鏡間距離等於曲率半徑，兩鏡面與焦點重合，共焦腔衍射損耗小，調整容易。第三種為平凹腔由一個平面反射鏡和一個凹面反射鏡組成，其中一種特殊而常用的形式是半共焦腔，相當於共焦腔的一半。

而共振腔的穩定性條件是要獲得雷射系統的穩定輸出，需使離軸光線能在腔內往返任意多次而不會跑出腔外，此為共振腔達到穩定性條件。常用 g 參數來描述雷射共振腔的性質。共振腔的 g 參數定義為（以兩面鏡子構成的共振腔為例）：

 $g_{1}=1-{\frac {L}{r_{1}}}$ , $g_{2}=1-{\frac {L}{r_{2}}}$ 。

其中 $L$ 為諧振腔長度，即兩面鏡子的光心間距； ${r_{1}},{r_{2}}$ 分別為兩面鏡子的曲率半徑。

所以共振腔的穩定性條件為兩者係數相乘要大於等於零且小於等於一。即：

 ${0}\leq {g_{1}g_{2}}\leq {1}$ 。

共振腔也可與二極體雷射形成外腔式雷射二極體（External-cavity diode laser, ECDL)，有三大功能像是藉由光回饋來改變雷射的輸出線寬特性並可選擇光回饋量導致線寬變窄甚至可產生可調且穩定的外腔二極體雷射。而外腔的形成方法可由光柵、光纖光柵、微球來形成。

## 外部連結

* Koechner, William. _Solid-state laser engineering_, 2nd ed. Springer Verlag (1988).
* An excellent two-part review of the history of optical cavities:
  * Siegman, Anthony E. Laser beams and resonators: the 1960s (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000, **6** (6): 1380–1388 [2006-08-01]. doi:10.1109/2944.902192. （原始內容存檔 (PDF) 於 2007-01-07）.
  * Siegman, Anthony E. Laser beams and resonators: Beyond the 1960s (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000, **6** (6): 1389–1399 [2006-08-01]. doi:10.1109/2944.902193. （原始內容存檔 (PDF) 於 2007-01-07）.

## 參考文獻
光学错觉

**視錯覺**（英語：optical illusion），是指透過幾何排列、視覺成像規律等手段，製作有「視覺欺騙」成分的圖像進行眼球欺騙，引起的視覺上的錯覺，達到藝術或者類似魔術般的效果。

視錯覺一般被分為：圖像本身的構造導致的幾何學錯覺、由感覺器官引起的生理錯覺，以及心理原因導致的認知錯覺。特別是關於幾何學的錯覺，以其種類多而廣為人知。

## 幾何學錯覺

視覺上的大小、長度、面積、方向、角度等幾何構成，和實際上測得的數字有明顯差別的錯覺，稱為幾何學錯覺。

最早開始研究幾何學錯覺，是在 1855 年 Oppel 所發表的分割距離錯覺；即沒被分割的，看起來比分割的面積來的小。

* 繆萊二氏錯覺：指兩條等長平行線段，兩端箭頭向外的線段比兩端箭頭向內的線段看上去更長的現象。
* 艾賓浩斯錯覺：兩個完全相同大小的圓放置在一張圖上，其中一個圍繞較大的圓，另一個圍繞較小的圓；圍繞大圓的圓看起來會比圍繞小圓的圓要小。
* 赫林錯覺：兩條平行線因受斜線的影響呈彎曲狀。此種錯覺稱為彎曲錯覺。
* 加斯特羅圖形：兩扇形雖然大小形狀完全相同，但是下方的扇型看似更大。
* 弗雷澤圖形：英國心理學者弗雷澤於 1908 年發表，這一圖形是一個產生角度﹑方向錯覺的圖形，被稱作視錯覺之王。漩渦狀圖形實際是同心圓。
* 謝帕德之桌：垂直的桌面看起來比水平的細長，但兩者其實一模一樣。羅傑・謝帕德在《Mind Sights》(1990) 中首度發表。

## 生理錯覺

主要來自人體的視覺適應現象，人的感覺器官在接受過久的刺激後會鈍化，也就造成了補色及視覺暫留的生理錯覺。由於白光是由不同波長的色光所組成的，所以任何兩種色光加在一起可成為白光者，這兩色就互為補色。

而視網膜上的細胞受某種色光刺激後，會對該色產生疲勞，所以在視線離開該色後，該部分的細胞暫無法作用，而未受刺激的另一部分細胞開始活動，因而產生另一種視感，也就是補色的殘像。

另外還有因為視覺疲勞而產生的視覺暫留現象也是，視覺暫留現象就是現今動畫的原理。

赫曼方格和馬赫帶是最常被用來解釋生理錯視的作品。

側抑制一直被用來解釋為什麼人類在觀看馬赫帶時看到色塊交界處的色差。一旦受體被激活，這種刺激就會抑制它鄰近的受體被刺激後的效果。這種錯覺造成了相反及突出的邊緣。在赫曼方格的十字路口出現了灰點是因為暗色環繞（dark surround）的增加而出現的抑制反應。側抑制也被用來解釋赫曼的網格錯覺，但最近已被反駁。

## 認知錯覺

這主要來自於人類的知覺恆常性屬於認知心理學的討論範圍。

* ASCII 立體圖
* 奈克方塊
* 圖地反轉：圖地反轉的現象，因為人的知覺具有組織性，會想辦法將視覺對象由背景中獨立出來，這個獨立出來的部分即為「圖」，周圍的部分則是「地」，這是由愛德嘉・魯賓提出來的，有名的作品「魯賓之盃」則是研究圖地反轉的代表作。

　
: 易成為圖的條件：面積小、水平或垂直、位於下方、往上突出比往下垂直容易、單純的形、反覆的、被包圍的、有動感的、對稱的、密度高或有質感者、紅色波長的顏色。

* 鴨兔錯覺：由於人類對於已知物體的認知來自於特徵及主要輪廓的記憶，人腦會自動的將和腦中印象相似的形狀及物件做比對來判讀並賦與圖像的意義，所以只要該圖具有人腦中對該物的主要形象就會做出判讀，在不破壞主要認知特徵的情況下再加上另一個特徵，就會造成大腦的誤判，同類有名的創作者還有達利。

## 藝術創作

知覺恆常性是造成許多錯覺的原因，同化作用，兩張圖裡，左邊和右邊的底色其實都是一樣，不過因為受到前景的線條顏色的干擾，使人以為兩邊底色的深淺有所不同。色感一致性和亮度一致性的事實，無論什麼亮度，一個熟悉的物體會出現相同的顏色。錯覺的色差可以創造的，但當周圍不熟悉的物體亮度改變就不能。當物體的顏色會出現較深的黑色區域，便會反比較淺色的白色區琙，即使物體本身並沒有改變顏色。

* 艾姆斯房間錯覺
* 艾姆斯梯形窗錯覺

有許多專門在創作這類錯覺幻覺的藝術家，包括毛瑞特斯・柯奈利斯・艾雪、 Bridget Riley、薩爾瓦多・達利、朱塞佩・阿爾欽博托、馬塞爾・杜象、Oscar Reutersvärd 及 Charles Allan Gilbert。

也有一些當代藝術家正在試驗一種錯覺，包括 Dick Termes、福田繁雄、Patrick Hughes、István Orosz、Rob Gonsalves 及北岡明佳等。另外，錯覺也能運用於電影中。

一些錯覺如 Ponzo illusion 及 Vertical-horizontal illusions 也可能發生於使用時由聽覺到視覺感官替代裝置。

另外還有奧普藝術，藝術家利用不同色彩的特定搭配，包括色彩重疊、圍繞、漸變等等，給視網膜帶來特殊的刺激，眼前的作品因而出現閃爍、甚至波動感等眩目的錯覺。

## 生活應用

雖然很難相信，但是日常生活中也充滿錯覺。例如人們明明知道太陽是不會移動的，位於太陽系的中心，但是與此同時我們每一天也經歷著所謂的「日出」和「日落」。 在晚上，尤其是月圓的時候，即使無論如何走都感覺上月亮跟著一起走。

人們也常常透過錯覺來達到一些其期望的效果。建築師、室內設計師們都利用著錯覺的原理讓物體看上來更大或者更小。例如在一間房屋裏使用一些較窄身的、較矮身的家具，令住客感覺到房間看起來更加寬敞。

## 參見

* 月球錯覺
* 旋轉女舞者
* 語義飽和
* 錯聽
* 無邊際池
* 視錯覺列表

## 參考文獻

## 外部連結

* （葡萄牙文）視錯覺
* （日語）北岡明佳の錯視のページ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）Visual and Perception Illusions, Archimedes Laboratory（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光学防抖

**光學防震**（英語：Optical image stabilization），是指在照相機、智慧型手機或者其他類似成像儀器中，通過光學元器件的設定，例如鏡頭設定，來避免或者減少撲捉光學訊號過程中出現的儀器抖動現象，從而提高成像品質。

## 關連項目

* 影像穩定器
光学雷达

**光學雷達**，或稱**光達**或**雷射雷達**（英語：**lidar**, **LIDAR**, **LiDAR**，是英文「**Li**ght **D**etection **A**nd **R**anging」的縮寫），是一種光學遙感技術，它通過向目標照射一束光，通常是一束脈衝雷射來測量目標的距離等參數。雷射雷達在測繪學、考古學、地理學、地貌、地震、林業、遙感以及大氣物理等領域都有應用 此外，這項技術還用於機載雷射地圖測繪、雷射測高、雷射雷達等高線繪製等等具體應用中。

光學雷達對物體距離的測量與通常所說的雷達類似，都是通過測量傳送和接受到的脈衝訊號時間間隔來計算物體的距離。因此，由於原理上的相似性，儘管雷達的準確定義是使用微波或無線電波等波長較長的電磁波進行檢測測距的裝置，光學雷達這一術語仍然被廣泛使用。

依據搭載平台不同，雷射雷達可以分為星載雷射雷達 (spaceborne lidar)、機載雷射雷達 (airbornelaser scanner, ALS)、無人機雷射雷達 (drone laser scanner, DLS)、車載雷射雷達 (vehicle-mounted laser scanner, VLS) 和地基雷射雷達 (terrestrial laser scanner, TLS)。

## 歷史和詞源

光學雷達起源於 1960 年代初，在雷射發明後不久，透過雷射對焦成像與透過使用感測器和數位搜集裝置測量訊號回傳時間，及計算距離的能力結合而產生。 它的第一個應用來自氣象學，美國國家大氣研究中心用它來測量雲。 1971 年阿波羅 15 號任務期間，當太空人使用雷射高度計繪製月球表面時，讓人們意識到光學雷達的準確性和實用性。

儘管現在大多數人會把「LIDAR」這個詞當作縮寫，其實該術語起源於「light」與「radar」的混成詞。 1963 年首次發表的關於雷射雷達的文章清楚地表明：「最終，雷射可以提供遠距離物體的特定波長的探測運用。」同時，它被用於研究月球。牛津英語詞典應證了這個詞源。

光學雷達作為首字母縮寫（「LIDAR」或「LiDAR」）的解釋後的 1970 年， 有人基於以下假設：由於基本術語「雷達」最初是作為「無線電檢測和測距」的縮寫開始的，所以「光學雷達」必須代表「光檢測和測距」 或「雷射光成像，檢測和測距」。儘管英語不再把「radar」當作縮寫，而且印刷的文字普遍以「lidar」這個詞為主，但在 1980 年代開始的一些出版物中，「lidar」一詞變成了大寫字母「LIDAR」或「LiDAR」。 目前還沒有關於大寫字母的共識，反映了光學雷達是否是縮寫詞的不確定性，以及它是否是縮寫，是否應該以小寫形式出現，如「lidar」。 各種出版物將光學雷達稱為「LIDAR」，「LiDAR」，「LIDaR」或「Lidar」。 美國地質調查局有時在同一檔案中同時使用「LIDAR」和「lidar」； 而紐約時報主要使用「lidar」， 路透社等新聞公司可能會使用「Lidar」。

## 感測器

與檢測物體自然發射的能量的無源傳感器相反，光學雷達使用有源傳感器，它們發射自己的能量源進行照明。 能量源撞擊物體，物體反射的能量被感測器檢測和測量。 雷射光雷達是有源傳感器的一個例子，它使用雷射器（通過受激發射輻射的光放大）雷達傳輸光脈沖和帶有靈敏探測器的接收器來測量背散射或反射光。 通過記錄發射和背散射脈沖之間的時間並使用光速計算行進距離來確定與物體的距離。

## 參考文獻

## 外部連結

* （英文）The USGS Center for LIDAR Information Coordination and Knowledge (CLICK) - 一個網站的目的是「促進數據存取，使用者協調和雷射雷達遙感科學需要的教育。」
* （英文）雷射雷達工作原理（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）雷射雷達研究組（LRG），海德堡大學（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （英文）Forecast 3D Lidar Scanner manufactured by Autonomous Solutions, Inc : 三維點雲和障礙物偵測
* （英文）免費在線雷射雷達數據瀏覽器（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* （簡體中文）雷射雷達行業分析 - 2021 年 12 月 29 日 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光学项目

**光學項目**由 Barrett Lyon 於 2003 年創建， 旨在使用視覺圖形生成網際網路廣度的準確表示。 Barrett Lyon 相信他的網絡地圖可以幫助學生更多地了解網際網路，同時也可以作為衡量網際網路整體增長和增長發生的特定領域的指標。 這不是第一個這樣的項目；其他人早於它，例如貝爾實驗室網際網路地圖項目。

Barrett Lyon 一直使用 Traceroute 生成圖像映射，後來切換到使用 BGP 路由進行映射。生成的圖像發布在光學項目網站上。 2021 年，里昂使用他的製圖技術製作了不同的視頻動畫：揭示了 1997 年至 2021 年網際網路的增長、2019 年伊朗網際網路關閉、美國國防部在網際網路上的地位以及為數不多的切入點進入中國網際網路。

該項目引起了全世界的關注，被《時代》雜誌、 康奈爾大學、 新科學家、 和卡巴斯基實驗室報導。 此外，光學項目地圖已經在至少兩個藝術畫廊和展覽中找到了家，例如現代藝術博物館和科學博物館的「繪製我們周圍的世界」永久展覽。 

Opte 圖像根據創用 CC 許可獲得許可，雖然所有非商業應用程式都可以免費使用 Opte 圖像，但所有其他應用程式都需要許可費。 

## 參考資料

## 外部連結

* 官方網站
* 一個快照版本，存於網際網路檔案館
光學、光譜和紅外遠程成像系統

**光學、光譜和紅外遠程成像系統**（**OSIRIS**）是歐洲太空總署的羅塞塔號太空船軌道器上主要的科學成像系統。它是由德國的馬克斯・普朗克太陽系研究所為首的集團建造的。

## 外部連結

* MPG page about OSIRIS on board the Rosetta spacecraft（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光學二極體

**光學隔離器**，又稱**光學二極體**，是一種可限制光線向特定方向行進的光學儀器。它通常被用來防止多餘的反饋光線進入光學振盪器中，例如雷射腔。其運作原理乃為法拉第效應（磁光效應所造成），而該效應被用在其主元件，亦即法拉第旋光器中。

## 原理

光學隔離器的主元件是法拉第旋光器。如圖二所示，我們在旋光器中施加一個磁場。它的磁感應強度在光線傳播方向上的分量大小為 **$B$** 。這個磁場會使光線通過旋光器時偏振方向發生旋轉。旋轉角度 $\beta $ 為：

　
: $\beta =\nu Bd\,$ ,

其中 $\nu $ 是旋光器材料（非晶體或晶體；固體，液體或氣體）的韋爾代常數， $d$ 則是旋光器的長度。在光學隔離器中，旋轉角度被特別設為 45 度。

另外，任何種類的光學隔離器（不僅是法拉第隔離器）都需要某種非互換性機制。

## 偏振相關隔離器

偏振相關隔離器，又稱法拉第隔離器，由三個部分組成：一個輸入偏振片（起偏器，偏振方向為垂直）、一個法拉第旋光器、以及一個輸出偏振片（又稱檢偏器，偏振方向為 45 度）。

順向行進的被輸入偏振片極化，成為垂直偏振光。接著，法拉第旋光器會將光線的偏振方向旋轉 45 度。最後，檢偏器允許該光線通過該隔離器。

反向行進的光線則先通過檢偏器（一樣是偏振片），並被其極化為 45 度偏振光。接著，法拉第旋光器同樣會將該光線的偏振方向旋轉 45 度。這表示該光線最後會變成水平偏振的（法拉第效應的非互換性使得偏振旋轉方向與光的行進方向無關）。由於起偏器只允許垂直偏振光通過，向後行進的光因此就被阻隔了。

圖二是一個法拉第旋光器、一個起偏器和一個檢偏器的組合。對於一個偏振相關隔離器而言，起偏器與檢偏器之間的夾角 $\beta $ 被設為 45 度。

偏振相關隔離器通常被用在自由空間光系統中。這是因為光源的偏振方向在其中通常是被維持的。在光纖系統中，偏振方向在非偏振維持系統中會被分散，因此會導致偏振角的損耗。

## 偏振獨立隔離器

偏振獨立隔離器也是由三個部分構成：一個輸入雙折射楔 （其普通偏振方向為垂直、異常偏振方向為水平）、一個法拉第旋光器、以及一個輸出雙折射楔 （其普通偏振方向為 45 度、異常偏振方向為−45 度）。

順向行進的光線被輸入雙折射楔拆成垂直偏振與水平偏振二部分，各自被稱作普通光（o 光，ordinary ray）和異常光（e 光，extraordinary ray）。接著，法拉第旋光器將 o 光和 e 光的偏振方向皆順時針旋轉 45 度，使 o 光的偏振方向為 45 度，而 e 光的偏振方向為−45 度。最後，輸出雙折射楔再將二者重新合併 。

反向行進的光線則先通過輸出雙折射楔，並被其分離成偏振方向為 45 度的 o 光和偏振方向為 - 45 度的 e 光。接著，法拉第旋光器再次將 o 光和 e 光的偏振方向同時逆時針旋轉了 45 度，使 o 光呈垂直偏振而 e 光呈水平偏振。最後當它們通過輸入雙折射楔時，它們並不會被重新合併成一道光線，而是被分散掉。

圖三顯示了光線通過偏振獨立隔離器的情形。順向行進的光線在圖中以藍色表示，反向行進的光線則以紅色表示。這二道光線的路徑是以普通折射率為 2 而異常折射率為 3 得出的。其中楔角為 7 度。

## 光學隔離器與熱力學

這種裝置只允許光線向一個特定方向前進，看似會違反克希荷夫熱輻射定律以及熱力學第二定律，因為它可讓光能從較冷的物體流向較熱的物體，並阻止反向機制的運作。但是，由於隔離器本身會吸收（而非反射）來自較熱物體的光線並最終重新輻射到較冷的物體上，所以事實上這二個定律並不會被違背。讓光子從冷處返回熱處的嘗試會不可避免地創造了其他光子從熱處到冷處的路徑，因此避免了悖論的產生。

## 參見

* 法拉第效應
* 磁光效應
* 韋爾代常數

## 註釋

## 參考資料

## 外部連結

* Optical Isolators - FDK（英文）
光學介質

**光學介質**指的是電磁波可在其中傳遞的材料，電容率 $\varepsilon $ 與磁導率 $\mu $ 是材料的特性指標。光在各個不同材料的傳遞特性，如內部阻抗、速率等，通常都可用電容率與磁導率表示。

材料的內部阻抗可用下式表示：

　
: $\eta ={E_{x} \over H_{y}}$

其中 $E_{x}$ 與 $H_{y}$ 分別是電場與磁場。

在絕緣體中，可以簡化如下：

　
: $\eta ={\sqrt {\mu  \over \varepsilon }}\ .$

舉例來說，真空的內部阻抗被稱為自由空間阻抗，以 _Z_0 表示：

　
: $Z_{0}={\sqrt {\mu _{0} \over \varepsilon _{0}}}\ .$

波在介質中傳遞的速率可表示為 $c_{w}=\nu \lambda $ ，其中 $\nu $ 是電磁波的頻率， $\lambda $ 是波長。這個式子也可改寫成：

　
: $c_{w}={\omega  \over k}\ ,$

其中 $\omega $ 是角頻率， $k$ 是波數（在電機工程學中常以相常數 $\beta $ 代表）。

真空中的電磁波傳遞速率是一個標準值，習慣寫作 _c_0:

　
: $c_{0}={1 \over {\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}\ ,$

其中 $\varepsilon _{0}$ 是真空的電容率而 $~\mu _{0}\ $ 是磁導率。

## 參閱

Serway For a discussion of man-made media, see Joannopoulus.

## 參考文獻
光學倍率

**光學倍率**（Optical power）又稱**折光率**、**屈光率**、**屈光力**（眼科）（refractive power, dioptric power），是透鏡或曲面鏡匯聚或發散光線的程度，等於設備焦距的倒數：_P_ = 1/_f_，與焦距負相關。高光學倍率對應於短焦距。光學倍率國際單位制的單位是反米（m-1），稱為屈光度（diopter）。

將 2 個或更多個薄透鏡組合在一起，組合透鏡的光學倍率是接近各別透鏡的總和或是更好。光學倍率通常在幾何光學的光線追蹤或是眼科學中用於描述透鏡的特性。

眼睛的折光率太高或是太低，就不能將光線正確的匯聚在視網膜的焦點上而產生折射錯誤。近視眼有著過高的光學倍率，因此光在視網膜的前方聚集（也就是說透鏡的焦距太短）。反過來說，遠視眼是光學倍率太低，因此當眼睛在放鬆狀態時，光線匯聚在視網膜的後方（相當於透鏡的焦距太長）。眼睛的折光率在不同的平面上各自不同就稱為散光，散光是一隻眼睛的折射率與其他部位不同的現象。

## 參考

## 其他條目

* 聚散度
光學共振腔

**共振腔**，又稱**諧振腔**、**光學諧振腔**，是指特定波長的波在長度固定的腔體內共振。在共振腔內的共振現象擁有較好的振幅。因為腔體的兩端是共振的節點，所以波共振時，腔體長度必須為半波長的整數倍。種類有環形共振腔、波動維電磁波的光學共振腔、微波共振腔…… 等等。

光學共振腔是雷射組成的三元素之一，可以依照反射面的存在與否分為開腔與閉腔兩種。共振腔的作用主要是用來讓增益介質實現了佈居數反轉後，可以做為光放大器（Gain amplifier），透過共振腔可收集放大後之訊號，形成一震盪器（oscillator）。

雷射共振腔的種類主要分為三大類，第一種為平行平面腔由兩個平行平面反射鏡組成，光學上稱為法布里 - 博羅光共振腔（Fabry–Perot resonator），簡稱為 F - P 腔，多用於固態雷射系統。第二種為雙凹腔由兩個凹面反射鏡組成，其中一種個特殊而常用的形式是共焦腔（confocal），由兩個曲率半徑相同的凹面反射鏡組成，且兩鏡間距離等於曲率半徑，兩鏡面與焦點重合，共焦腔衍射損耗小，調整容易。第三種為平凹腔由一個平面反射鏡和一個凹面反射鏡組成，其中一種特殊而常用的形式是半共焦腔，相當於共焦腔的一半。

而共振腔的穩定性條件是要獲得雷射系統的穩定輸出，需使離軸光線能在腔內往返任意多次而不會跑出腔外，此為共振腔達到穩定性條件。常用 g 參數來描述雷射共振腔的性質。共振腔的 g 參數定義為（以兩面鏡子構成的共振腔為例）：

 $g_{1}=1-{\frac {L}{r_{1}}}$ , $g_{2}=1-{\frac {L}{r_{2}}}$ 。

其中 $L$ 為諧振腔長度，即兩面鏡子的光心間距； ${r_{1}},{r_{2}}$ 分別為兩面鏡子的曲率半徑。

所以共振腔的穩定性條件為兩者係數相乘要大於等於零且小於等於一。即：

 ${0}\leq {g_{1}g_{2}}\leq {1}$ 。

共振腔也可與二極體雷射形成外腔式雷射二極體（External-cavity diode laser, ECDL)，有三大功能像是藉由光回饋來改變雷射的輸出線寬特性並可選擇光回饋量導致線寬變窄甚至可產生可調且穩定的外腔二極體雷射。而外腔的形成方法可由光柵、光纖光柵、微球來形成。

## 外部連結

* Koechner, William. _Solid-state laser engineering_, 2nd ed. Springer Verlag (1988).
* An excellent two-part review of the history of optical cavities:
  * Siegman, Anthony E. Laser beams and resonators: the 1960s (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000, **6** (6): 1380–1388 [2006-08-01]. doi:10.1109/2944.902192. （原始內容存檔 (PDF) 於 2007-01-07）.
  * Siegman, Anthony E. Laser beams and resonators: Beyond the 1960s (PDF). IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2000, **6** (6): 1389–1399 [2006-08-01]. doi:10.1109/2944.902193. （原始內容存檔 (PDF) 於 2007-01-07）.

## 參考文獻
光學劃記符號辨識

**光學劃記符號辨識**（**O**ptical **m**ark **r**ecognition, **OMR**）是一種資料的取得方式，透過把光束（通常是紅色的）打在掃描器上的文件或條碼的記號來辨識一些簡單的東西，而原理是有記號（或條碼的黑色）的部分比沒有記號（或條碼的白色部分）反射較少的光。使用光學劃記符號辨識進行判別的卡片在中國大陸稱為「機讀卡」。

光學劃記符號辨識與光學字元辨識（OCR）的最大分別是不需要辨識引擎，所以需要高對比和特定形狀的劃記才能容易被讀取。

某些 OMR 設備用一些印在異丁烯酸甲酯製成的紙上，透過量度穿過紙張的光的強度來解讀資料。這使任何一邊的紙張有標記會減少透過紙張的光度。

其中一種最常見的用途是考試使用 HB 或 2B 鉛筆填寫的選擇題答案卡（又稱試卡、答卷卡、答題紙）。考生利用填滿格子（通常是圓形或長方形）來填寫他們的答案，之後改卷員就把試卡放到改卷器裡。最初的試卡用的是大型的格子，因為早期的改卷器靈敏度低，需要一個較大的記號以確保準確度。現在，在大部分歐洲國家，填寫答案的方格通常是一個橫向或是縱向的長方形；而在亞洲國家，學生或填寫者使用一個特別的標記，例如圓形，來填寫預先印好空格的試卡。除了考試以外，彩券選號投注與問卷調查也常使用 OMR。

而 OMR 另外一個最常見的用途是各種條碼。最近的技術改進使掃描二維條碼，例如 QR 碼，變得可能。例如，聯合包裹（UPS）現在就把二維條碼印在每個包裹上。條碼是儲存在一些黑白的格子圖案上，通常包括除錯資訊，當條碼有損毀時可以減少資訊讀取的錯誤率。

很多現代的 OMR 設備應用在處理電腦生成的影像，如條碼，也有用在處理一些特殊的表格，因為 OMR 技術有著非常低的錯誤率。正因如此，OMR 技術會也用在選舉點票上。

## 軟體

OMR 軟體是一種電腦軟體，供電腦分析和處理有關數據。OMR 軟體的作用是把電腦掃瞄器當作 OMR 專用的掃描器，利用電腦處理所輸入的數據
並以使用者制定的方式（如：資料庫）輸出。有了 OMR 軟體，我們可以利用電腦來處理問卷、多項選擇題答題紙、出席紀錄表等簡單的數據。

在早期，處理 OMR 需要用特定的 OMR 掃描器，在 OMR 軟體出現後，用家只需要電腦和掃描器就可以處理 OMR 數據。現代的 OMR 軟體更可以自訂數據標記位置，可讓用家以雷射印表機輸出有關表格，不需像以往找印刷公司印刷表格，方便在僅需要小量表格的場合。

對於一些 OMR 準確度要求比較高的情況，用戶會選擇使用彩色卡紙作答，而掃描時掃描器則可以自動將卡紙的顏色抹除而留下答題者填下的標籤顏色，準確度提高，相對印刷成本也相對提高。近年更有軟體 Smartshoot OMR 可以在原有 OMR 基礎上，使用普通黑白油印紙，通過虛線過濾技術而達到同樣抹除邊框的效果，準確度提高的同時，成本也不變。 

## 原理

某些 OMR 設備一面是光源，一面是感應器，透過感應光源的強弱（如：光透過紙的程度或光透過紙上小孔的位置）來辨識；另一些的光源與感應器位於同一面，透過紙張反射光的程度來辨識，例子有條碼掃瞄器、多項選擇題計分器。

## 歷史

最早的 OMR 是利用紙帶和打孔卡，具有真正的孔，利用透過紙張的光來閱讀數據。

1930 年代，第一個類似 OMR 的設備，IBM 805 計分器出現，它是透過利用金屬刷子測試紙上的鉛筆記號的導電率來測試數據。至於第一個真正的 OMR 設備，在 1950 年代出現。同時間，IBM 也研發出類似的設備。1962 年，IBM 推出了 IBM 1230 光學計分器。在這個時候，類似的設備如雨後春筍般出現。到了 1972 年，提供廉價光學辨識設備的掃瞄子（Scantron）公司等公司成立，加速了 OMR 的普及，甚至連光學辨識紙也被稱為掃瞄子紙。 

現在，OMR 設備廣泛應用於點算系統、計分、資料收集等用途。

## 參見

* 光學文字辨識（**OCR**, **O**ptical **C**haracter **R**ecogniition）

## 參考資料

* 基於圖像的 OMR 技術的實現
光學場

**光學場**（optical field）

是物理及向量微積分中用的一個詞語，是指電磁波的馬克士威方程中的電場 ${\vec {E}}$ 。在電磁學理論中，電磁波會使電場及磁場產生振盪，其振盪方向都和電磁波行進方向垂直。電磁波和其他的波一樣會傳遞能量，而其能量密度是儲存在電場及磁場中。因為電場在推動粒子及作對粒子作功上，會較磁場有效，因此光學場會以電場 **E** 來表示。

## 相關條目

* 光場
* 近場光學
* 電磁近場與遠場

## 參考文獻
光學天文學

**可見光天文學**是通過光學天文望遠鏡接收到的宇宙天體發射的可見光來研究天體的物理、化學性質的一門學科。可見光天文學是光學天文學的一部份，光學天文學中也有利用電磁波譜中不可見光的天文學，例如無線電天文學、紅外天文學、紫外線天文學、X 射線天文學和伽馬射線天文學。可見光的波長是在 380 至 750 奈米之間。

自從人們開始仰望星空起，就已經開始了可見光天文學，不過因為望遠鏡的發明，在觀測能力上仍然持續隨著時間提昇，一般會將望遠鏡的發明歸功於漢斯・利珀希，德國及荷蘭裔的眼鏡製造商，不過伽利略也在望遠鏡皊的開發和發明上有很大的貢獻。現今的可見光天文學仍在持續進，例如詹姆斯・韋伯太空望遠鏡已在 2021 年發射。

可見光天文學只用到可見光，對於業餘天文學家而言不需要設備。因此是最多人參與的天文學，也是最古老的天文學。

## 參考資料
光學媒體保存

**光學媒體儲存**是指透過光碟技術儲存圖書館資源、聲音、影片和電腦數據等，並提供顧客存取。當中光碟相較於過去的磁帶等記錄媒介更為可靠且耐用，減少因環境條件或處理不良導致訊息丟失的可能性。

## 參考資料
光學字元識別

**光學字元辨識**（英語：Optical Character Recognition，縮寫：**OCR**）是指對文字資料的圖像檔案進行分析辨識處理，取得文字及版面資訊的過程。

## 過程

### 輸入

對於不同的圖像格式，有著不同的儲存格式、不同的壓縮方式，目前有 OpenCV、CxImage 等。

### 前期處理

#### 二值化

如今數位網路攝影機拍攝的圖片，大多數是彩色圖像，彩色圖像所含資訊量巨大，較為不適用於 OCR 技術。

對於圖片的內容，我們可以簡單的分為前景與背景，為了讓電腦更快的、更好地進行 OCR 相關計算，我們需要先對彩色圖進行處理，使圖片只剩下前景資訊與背景資訊。二值化也可以簡單地將其理解為「黑白化」。

#### 圖像降噪

對於不同的圖像，噪點的定義可能不同，根據噪點的特徵進行去噪的過程，稱為降噪。

#### 傾斜校正

由於一般使用者，在拍照文件時，難以拍攝得完全符合水平平齊與豎直平齊，因此拍照出來的圖片不可避免的產生傾斜，這就需要圖像處理軟體進行校正。

### 中期處理

#### 版面分析

將文件圖片分段落，分行的過程稱為版面分析，由於實際文件的多樣性、複雜性，此步驟目前仍待最佳化。

#### 字元切割

由於拍照、書寫條件的限制，經常造成字元粘連、斷筆，直接使用此類圖像進行 OCR 分析將會極大限制 OCR 效能。因此需要進行字元切割，即：將不同字元之間分割開。

#### 字元辨識

早期以模板匹配為主，後期以特徵提取為主。由於文字的位移、筆畫的粗細、斷筆、粘連、旋轉等因素的影響，極大地影響特徵提取難度。

#### 版面還原

人們希望辨識後的文字，仍然像原始文件圖片那樣排列，段落、位置、順序不變地輸出到 Word 文件、PDF 文件等，這一過程稱為版面還原。

### 後期處理

根據特定的語言上下文的關係，對辨識結果進行校正。

### 輸出

將辨識出的字元以某一格式的文字輸出。

## 發展歷史

OCR 的概念是在 1929 年由德國科學家 Tausheck 最先提出來，並申請了專利。後來美國科學家 Handel 也提出了利用技術對文字進行辨識的想法。中國最早的 OCR 商業應用是由科學家王慶人教授在南開大學開發出來的，並在美國市場投入商業使用。日本在 20 世紀 60 年代開始研究 OCR 辨識理論，開發了郵政編碼辨識系統。

## 主流實現

* CNN+RNN+CTC
* CNN+RNN 基於 Attention 的方法。

## 參考來源
光學字符識別_(Unicode區段)

**光學字符識別**是一個 Unicode 塊，包含光學字符識別和 MICR 標準的信號字符。

## 歷史

以下 Unicode 文檔記錄了在本區塊中定義特定字符的目的與過程：

## 參考資料
光學學會

**光學學會**（英語：The Optical Society，縮寫為 **OSA**），原名**美國光學學會**（英語：Optical Society of America，縮寫為 **OSA**），是美國光學科學家組成的學術性社會團體。

 

## 歷任會長

自 1916 年來的美國光學學會會長有：

## 參考資料
光學工程

**光學工程**（英語：**optical engineering**）是指把光學理論應用到實際應用的一類工程學。光學工程涉及光學儀器，例如鏡頭、顯微鏡和望遠鏡，也包括其他利用光學性質的設備。此外，光學工程還研究光傳感器及相關測量系統，雷射、光纖通信和光碟（例如 CD、DVD）等。

因為光學工程設計及開發的元件需要利用光來達到特定目的，因此光學工程需要了解光的本質，知道在實驗室可以達到的極限。而實務上也需要考慮可用技術、材料、成本及設計方法等。光學工程和其他工程領域類似，也會用電腦來輔助設計過程。可能配合儀器使用、用做光學模擬、光學系統設計及其他應用中。工程師也常會使用試算表及程式語言等工具，當然光學工程師也常會使用針對光學設計的工具或套裝軟體。

光學工程計量學會利用光學方式進行量測，用像雷射散斑干涉儀儀器量測微振動，或是用量測折射的儀器量測不同物體的特性。用雷射的散射繞射光斑測量，製造出雷射粒度儀以用於顆粒粒度分析的測量。

## 相關條目

* Code V
* Fred 光學工程軟體
* HEXAGON (光學軟體)
* 光學鏡片設計
* 光物理學
* 配鏡師
* 國際光電工程學會
* Zemax

## 參考

## 延伸閱讀

* Driggers, Ronald G. (ed.) (2003). _Encyclopedia of Optical Engineering._ New York: Marcel Dekker. 3 vols. ISBN 978-0824709402
* Bruce H. Walker, Historical Review,SPIE Press, Bellingham, WA. ISBN 9780819478771. [1]
* FTS Yu & Xiangyang Yang (1997) _Introduction to Optical Engineering_, Cambridge University Press, ISBN 0251574935 .
光學微腔

**光學微腔**或**微諧振**器是由兩端為反射面而其中為間隔層或光學介質形成的結構，或者通過以圓形方式包裹波導以形成環而形成的結構。前者為駐波腔，後者為行波腔。之所以稱為_微_腔，是因為它的尺寸通常只有幾微米厚，而其間隔層有時甚至在奈米大小。與普通雷射器原理一樣，這造成了一個允許在間隔層內形成駐波或在環中繞行的行波的光學腔或_光學諧振_腔。

## 應用與效果

傳統光學腔和微腔之間的區別主要在於系統的尺寸，但微腔的工作原理通常可以用較大的光學諧振器來理解。在微腔中可以觀察到光電磁場的量子效應。例如，原子的自發發射率和原子的行為會被微腔改變，這種現象被稱為受抑制的自發發射 。如果周圍環境極小，可以想像沒有光子發射。這導致發射光譜顯著變窄。

此外，由於強光禁閉，非線性效應增強了幾個數量級，導致微諧振器頻率梳的產生，還有像是低功率參數過程 包含了 下變頻、二次諧波產生、四波混頻和光參量振盪等。其中一些非線性過程本身會導致光量子態的產生。另一個利用光的強禁閉而衍伸出的研究領域是腔光機械學，其中光束與諧振器的機械運動的來回相互作用變得強耦合 。這個領域，量子效應也開始發揮作用。 

微腔有許多應用，目前經常用於光電子，其中最為人所知的是垂直腔表面發射雷射器 VCSEL。最近，通過將量子點放置在微腔中，現實了單光子發射裝置。這些光源對量子密碼學和量子計算機 有很大的意義。

在《自然》雜誌上發表的綜述文章中給出了概述 。

## 類型

### 駐波

微腔支持單模或幾種駐波模式，是由間隔層的厚度決定。所謂的「腔模」，是指可以傳輸的一個波長，並於諧振腔內形成駐波。根據反射鏡的類型和質量，在微腔中的透射光譜會形成所謂的阻帶，即反射的長範圍波長和透射的單個波長（通常在中心）。有多種製造駐波微腔的方法，可以通過蒸發介電介質的交替層以形成反射鏡 (DBR) 和間隔層內的介質，也可以通過修改半導體材料或金屬反射鏡來達成。

### 行波

通常稱為「微諧振器」，行波微腔的波在方向上以環狀方式傳播，具體如何取決於輸入光方向。它們可以是回音壁諧振器的形式，也可以是集成環形諧振器。製造它們的典型材料可以是半導體，例如矽、二氧化矽、氮化矽、結晶氟化物（ CaF2 、 MgF2 、 SrF2 ）或鈮酸鋰。選擇的材料使其在所需應用的波長下是低損耗和透明的。通常，此類結構是通過金剛石車削或對圓柱形材料棒進行微加工（特別是氟化物和鈮酸鋰），或通過光刻和電子束光刻在晶片上產生圖案化諧振器（用於矽基材料）來製造的。

當波長的整數倍與諧振器的圓周匹配時，因為相長干涉，諧振波會被激發。在共振時，光場可以被增強幾百甚至到幾百萬倍，其量由諧振器的精細係數決定 。這情形也導致超高品質因數，就是說光在衰減到周圍環境之前繞著圓周傳播了數百萬次 。

## 參閱

* 光腔
* 垂直腔面發射雷射器

## 參考
光學望遠鏡列表

<!— 請依照字母的順序排列！--> 數百個更多的天文台（許多是光學的）列在下面的網頁：here.

## 相關條目

* Category: 望遠鏡（完整的光學望遠鏡列表）
* 光學望遠鏡
* 天文台列表
光學桌

**光學桌**（Optical table）的設計通常為撓度小剛性大，並有減振與阻尼裝置以保持桌面上光學元件的穩定。桌面通常由不鏽鋼所製成，且有螺紋孔組成的陣列，可讓光學元件固定於上。

其簡化的版本為**光學板**或稱**光學麵包板**（Optical breadboards），沒有桌腳，厚度也較薄。

## 參考
光學正弦定律

**光學正弦定律**是指物體經過一透鏡後，在物空間中的折射率、物體高度及傾斜角的乘積和其像在像空間的高度、折射率及傾斜角的乘積相等：

　
: noyoαo = niyiαi

其中

　
: no 為像空間折射率

　
: yo 為像高度

　
: αo 為光線在相空間傾斜角

　
: ni 為物空間折射率

　
: yi 為物高度

　
: αi 為光線在物空間傾斜角

 

## 參考資料
光學活性

**立體化學**（stereochemistry），有機化學的主要內容。研究有機物在三維空間內的結構與變化的化學分支。由於碳以及所有其他元素的化學鍵往往不是在二維平面上伸展的，於是就產生了相應的異構現象，由此產生了**立體化學**這門學科。

立體化學的一個重要分支是手性分子的研究。 立體化學涵蓋了有機的，無機的，生物的，物理的，尤其是超分子的化學的整個頻譜。 立體化學包括確定和描述這些關係的方法。

## 歷史

十九世紀中葉前，人們對有機化合物的認識一直停留在二維空間。隨著有機技術和分析技術的發展，大量同分異構體被合成和發現，人們對有機化合物的認識才逐漸深入。當時人們認為二取代甲烷（CH2R2）有兩種同分異構體，但是人們始終只能合成得到一種二取代甲烷。直到 1874 年，年僅 22 歲的荷蘭科學家凡特霍夫提出碳原子成鍵的新解釋。

## 重要性

序列法則 (Cahn–Ingold–Prelog 優先級規則) 是描述一個分子的立體化學的系統的一部分。 它們以標準方式將原子圍繞立體中心排列，從而可以清楚地描述這些原子在分子中的相對位置。 費歇爾投影式是一種在立體中心周圍描繪立體化學的簡化方法。

## 類型

* 阻轉異構
* 同分異構
* 順反異構
* 構相異構
* 非對映異構
* 對映異構

## 參見

* 烷烴立體化學
* 手性拆分
* 手性
* 固體化學
* 價層電子對互斥理論

## 註釋
光學浮凸

**光學浮凸**（英語：optical relief）在光性礦物學中，是指礦物顆粒與黏貼介質的突出程度，黏貼介質通常是具有已知折射率的油或加拿大樹脂（Canada Balsam）。光學浮凸是貝克線測試的重要組成部分。

## 參考文獻
光學深度

**光深度**是透明度的測量，在定義上是輻射或光在傳輸路徑上被散射或吸收的比率。為了讓光深度更加形象化，可以想一想霧。在觀測者和物體之間的霧會立刻使得你前方的光深度為零。當物體遠離時，光深度將會增加，直到該物體遠至不能被看見為止。

## 公式

光深度表現的是光束在介質中傳播的路徑上被散射或吸收而被移除的量。如果 $I_{0}$ 是輻射源的強度， $I$ 是通過路徑後，觀測者測到的強度，則光深度 $\tau $ 被下列的方程式定義為：

　
: $I/I_{0}=e^{-\tau }.\,$

### 從基礎原則的演算

在核子物理，原子雲的光深度可以從原子的量子力學特性來計算。它的形式是：

$$
\tau ={\frac {d^{2}\nu N}{2c\hbar \epsilon _{0}A\gamma }},
$$

此處 $d$ 表示躍遷偶極矩， $\gamma $ ：轉換的自然線寬， $\nu $ ：頻率， $N$ ：原子的數量，和 $A$ ：射束的截面

### 大氣科學

在大氣科學，經常提到的光深度路徑是垂直於地球表面並直至外太空；在其他的場合則是由觀測者的高度直至外太空。因為 $\tau $ 是參考垂直的路徑，對歪斜路徑的光深度即為 $\tau '=m\tau $ ，此處的 $m$ 稱為氣體質量因子，對一個相對於大氣層的平行平面是： $m=1/\cos \theta $ ，此處 $\theta $ 是天頂距，對應於給予的路徑。因此：

　
: $I/I_{0}=e^{-m\tau }.\,$

大氣的光深度可以分解成幾個部分：瑞利散射、懸浮微粒和氣體的吸收。大氣的光深度可以用日照計（sun photometer）測量（參考比爾－朗伯定律（Beer's law））。

### 恆星物理

另一個例子是天文學上對光球厚度的定義，是從表面至光深度表面 2/3 處。這意味著光球散發出的光子在到達觀測者之前平均被散射的次數少於一次，在光深度為 2/3 之處的溫度，恆星輻射出的能量（原始的推導是源自太陽）相當於觀測到的總輻射能量。

要注意的是對一個被測量的介質，不同顏色（波長）的光會有不同的光深度。

對行星環，當它阻擋在光源和觀測者之間時，它的光深度是環所阻擋掉的光的比率，通常是來自掩星觀測所獲得的資料。

## 參考資料

## 外部連結

* 光深度方程式（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
光學渦旋

**光學渦旋**（optical vortex）也稱為**光渦**，是光學場中的零點，也就是光強度為零的點。自從約翰・奈和麥可・貝里在 1974 年提出全面性的論文後，就開始了許多光學渦旋性質的研究，論文描述「光波列位錯」的基本性質，這個研究後來成為「奇點光學」（singular optics）的核心理論。

## 解釋

在光學渦旋中，光會像螺旋開瓶器一般，沿著其軸扭轉。因為其扭轉，在軸的位置光會彼此相消。若投影在一平坦表面上，光學渦旋看起來會像一個光環，在中間有一個沒有光的黑色區域。這種螺旋形行進，中間黑暗的光，稱為光學渦旋。

光學渦旋的拓撲荷定義為其在一個波長的扭轉次數，拓撲荷恆為整數，依其扭轉方向可能是正數或是負數。拓撲荷越大表示光沿著軸旋轉的越快。此自旋會隨著光波列而有角動量，若有電偶極矩則會產生力矩。

光的軌道角動量可以由捕獲粒子的軌道運動來觀察。光學渦旋和平面光的干涉會出現同心螺旋的螺旋相位。

在實驗室中有許多方式可以產生光學渦旋。一般可以直接用雷射產生，或者用一些方式，將雷射光束變成渦旋，例如用電腦產生全息圖，螺旋相位延遲的結構，或是材料中的雙折射渦旋。

## 性質

光學奇點是光場中的零點。在場中的相位會沿著零強度的點旋轉（因此稱為渦旋）。光學渦旋在二維場中為一個點，在三維場中為一條線（其余維數為 2）。將場中的相位沿著包圍渦流的路徑場積分，會得到 2π 的整數倍。此整數稱為光學渦旋的拓撲荷或是強度。

超幾何高斯光束（HyGG）在其中心有一個光學渦旋，光束的形式為

　
: $\psi \propto e^{im\phi }e^{-r^{2}},\!$

為旁軸波動方程含有貝索函數的解（參照近軸近似）。超幾何高斯光束中的光子有軌道角動量 _mħ_，其中的正整數 _m_ 也就是光束中央渦旋的強度。圓偏振光的自旋角動量可以被轉換成軌道角動量。

## 創造光學渦旋

有許多的方式可以產生超幾何高斯光束，靜態螺旋相位板（Static spiral phase plate, SPP）、電腦產生的全息攝影、模式轉換（Mode conversion）、q 板、s 板、空間光調製器及可變形反射鏡等。

## 應用

光學渦旋可用在許多應用中，例如以往只能直接偵測的太陽系外行星可以用旋風星冕儀觀測。光鑷可以用在處理像細胞大小的物體等，受激發射損耗顯微鏡中也有到光學渦旋的技術。

## 相關條目

* 旋風星冕儀
* 光鑷
* 軌道角動量路復用

## 參考資料

## 外部連結

* Video of propagation simulation of Vortex Diffractive Optical Element from near field to far field（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by HoloOr
* Optical vortices and optical tweezers at the University of Glasgow
* Singular Optics Master list（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by Grover Swartzlander Jr., University of Arizona, Tucson
* Optical vortex coronograph, Gregory Foo, et al., University of Arizona, Tucson
* Optical tweezers（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, David Grier, NYU
* Selected Publications on Optical Vortices（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at Australian National University
* All Screwed Up: _Scientific American_ article. [2016-04-11]. （原始內容存檔於 2007-10-15）.
* 'Twisting' light packs more information into one photon: New Scientist article. [2016-04-11]. （原始內容存檔於 2015-04-30）.
* Light Beams in High-Order Modes. [2016-04-11]. （原始內容存檔於 2017-04-17）.
* Twisted Light Encryption. [2016-04-11]. （原始內容存檔於 2007-08-27）.
* Twisted Physics: Scientists Create Knots of Light. Fox News. 2010-01-18 [2016-04-11]. （原始內容存檔於 2012-10-24）.
光學現象

**光學現象**是來自光和物質之間互動結果可以觀察到的事件。一般常見的光學現象通常是由來自太陽或月球的光與大氣、雲、水、灰塵和其他粒子相互作用，在大氣層中表現出的光學特性。其它現象可以是人為的光學效果或我們的眼睛產生的內眼學現象（幻影已經被排除）。

有許多現象肇因於光是粒子或波的本性。有些非常微妙，只有通過科學儀器的精密測量才能觀察到。一個著名的觀測是日食期間觀察到星光的偏折，這證明了相對論理論預測的空間彎曲。

## 列表

### 大氣層中的光學現象

#### 因氣體分子形成

日光穿過大氣層時，因空氣分子發生瑞利散射，所以晴天的天空是藍色的，夕陽是紅色的。

當來自太陽的帶電粒子（太陽風）與極地的高層大氣中的原子和分子碰撞會產生極光，類似的還有氣輝現象。

#### 因小水滴形成

太陽光經過大氣中的小水滴折射和反射後會形成各種光學現象：一個常見的例子是彩虹，其它的如晚霞、月虹、海市蜃樓、複雜蜃景、綠閃光、華、光環（寶光）、彩雲在特定條件下也會被觀察到。

#### 因冰晶形成

太陽光經過大氣高空中的冰晶折射和反射後也會形成各種光學現象：如幻日、暈、環天頂弧、日柱、火彩虹等。

#### 其他

* 閃電：空氣中雲層內的冰晶和小水滴放電產生。
* 亞歷山大帶：在兩道彩虹（虹與霓）中間的暗帶。
* 反雲隙光
* 金星帶
* 藍月
* 曙暮光
* 地震光
* 廷得耳效應

經由三稜鏡產生的顏色通常是課堂展示的事例。

### 大氣層外的光學現象

* 二色性
* 對日照
* 暈彩
* 相對效應
* Sylvanshine
* 黃道光

### 光學效應

* 星芒，像是藍寶石之星或紅寶石之星等似星的寶石。
* 輝光：圍繞在物體周圍的氣體或粉塵反射或發射出光的現象。
* 砂金效應：也稱為席勒效應，燦爛的寶石像是砂金石和日長石（太陽石）。
* 暗箱
* 焦散線
* 貓眼光：如貓眼的綠寶石或藍晶。
* 色偏振
* 陰極發光
* 繞射：當光波傳遞時遇到障礙物產生的明顯灣曲和展寬。
* 色散
* 方解石或其他礦物的雙折射。
* 雙狹縫實驗
* 電致發光
* 衰減波（消散波）
* 螢光，也稱為，光致發光或冷光。
* 磷光
* 米氏散射（為何雲是白的）
* 像是變色石的同分異構性
* 雲紋綢（雲波紋綢）
* 牛頓環
* 多色性寶石或晶體，看起來有_許多顏色_
* 偏振光：相關的現象像是雙折射或海丁格刷（海丁格刷狀極光）
* 瑞利散射（為何天空是藍色？落日是紅色？和相關的現象）
* 折射
* 聲致冷光
  * 蝦光現象：由一種鼓蝦發出的聲致冷光。
* 同步加速輻射
* 稜鏡將光分離成彩色
* 摩擦發光
* 則曼效應
* 湯姆遜散射
* 全反射
* 扭轉光
* 烏諾夫效應
* 光旅行通過太空或真空的能力。

### 內眼學現象

* 光線通過睫毛的繞射
* 海丁格刷（海丁格刷狀極光）
* 單眼複眼（或來自不同的視覺媒介邊界之間的反射 polyplopia）
* 壓眼閃光：由來自光線以外的刺激（機械或電等等）使眼睛的桿細胞和錐細胞或視覺系統的其他神經元產生的光幻視
* 浦肯頁圖像

### 光學錯視

* 月球錯覺：月球升起或落下時大小的異常
* 天空碗：天空的形狀

### 尚無解釋的現象

有一些很可能是某種形式的光學現象，但仍未得到確定的解釋。有一些 Template:Weasel-inline 可能只是旅遊勝地在搞神秘，而不值得去研究。

* 馬法之光（marfa lights）：晚上出現在美國德州馬法鎮（Marfa）沙漠的詭異圓形光。
* 赫斯達倫之光（Hessdalen lights）：出現在挪威赫斯達倫山谷中的怪異光團。
* 小綠光（Min Min lights）：出現在澳洲波德鎮（Bould）的異光。
* 沙拉托加之光（Light of Saratoga）
* 納加火球（Naga fireballs）：解夏節出現在湄公河上的火球。

## 參考資料

## 進階讀物

* Thomas D. Rossing and Christopher J. Chiaverina, Light Science: Physics and the Visual Arts, Springer, New York, 1999, hardback, ISBN 0-387-98827-0
* Robert Greenler, Rainbows, Halos, and Glories, Elton-Wolf Publishing, 1999, hardback, ISBN 0-89716-926-3
* Polarized Light in Nature, G. P. Können, Translated by G. A. Beerling, Cambridge University Press, 1985, hardcover, ISBN 0-521-25862-6
* M.G.J. Minnaert, _Light and Color in the Outdoors_, ISBN 0-387-97935-2
* John Naylor "Out of the Blue: A 24-hour Skywatcher's Guide", CUP, 2002, ISBN 0-521-80925-8
* Abenteuer im Erdschatten (German).
* The Marine Observers' Log（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

## 外部連結

* Atmospheric Optics（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Reference site
* SpaceW（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Site for reporting Aurora activity data
* Spaceweather.com（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Official NASA site with many photos
* Astronomy in New Zealand Many atmospheric optical effect photos and descriptions