Δ.Φως και Τεχνολογία (Περίληψη)

(Η φωτεινή σύζευξη της επιστήμης με την τεχνολογία)

Δ1.ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ-ΦΑΡΟΣ

 «........ γεννηθήτω φως»

Λαμπτήρας

Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας είναι τεχνητή πηγή φωτός τροφοδοτούμενη από στερεά, υγρά, ή αέρια καύσιμα ή από ηλεκτρική ενέργεια. Οι ηλεκτρικές λάμπες διακρίνονται με κριτήριο τη λειτουργία τους, σε λάμπες πυράκτωσης, λάμπες τόξου και LED.

    1. Λαμπτήρας πυράκτωσης: Περιλαμβάνει ένα λεπτό μεταλλικό νήμα.Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς του, τόσο μικρότερη είναι η ζωή του.Χρησιμοποιείται για φωτισμό κατοικιών και καταστημάτων.

    2. Λαμπτήρας τόξου: Είναι ειδικός λαμπτήρας που περιέχει κυρίως ατμούς μετάλλων. Η ακτινοβολία του λαμπτήρα και είναι χαμηλότερη εκείνης των λαμπτήρων πυράκτωσης.

    3. LED: Δίοδος Εκπομπής Φωτός (LED) αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φως στενού φάσματος. Το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται μπορεί να είναι υπεριώδες, ορατό ή υπέρυθρο.
                                                                      Φάρος
Φάρος θεωρείται η συσκευή-κατασκευή που εκπέμπει ισχυρό φως κατά τη διάρκεια της νύχτας και επιδεικνύει τη γεωγραφική θέση κάποιου σταθερού σημείου επάνω στη στεριά.Αυτό είναι πολύ σημαντικό βοήθημα στην ναυσιπλοΐα. Οι φάροι γενικά εκπέμπουν πολύ δυνατό φως, ώστε να γίνονται αντιληπτοί αφενός από μακρινές αποστάσεις και αφετέρου για να ξεχωρίζουν από τα φώτα της στεριάς.
Οι φάροι,  χωρίζονται σε σταθερούς, δηλαδή αυτούς που εκπέμπουν ένα συνεχές φως και έχουν σταθερή ένταση, και τους ρυθμικούς, που εκπέμπουν αναλαμπές κατά ομάδες και σε κάποιες περιπτώσεις έχουν διαφορετικό χρώμα. Οι φάροι που εκπέμπουν διαφορετικό χρώμα, π.χ. κόκκινο, επιδεικνύουν ότι πλέουμε σε επικίνδυνα νερά, ενώ το πράσινο φως σημαίνει ότι πλέουμε με ασφάλεια.

Δ2.ΦΑΚΟΙ

Οι φακοί είναι διαφανείς, κατασκευάζονται συνήθως από γυαλί και περιορίζονται από δυο τουλάχιστον διαθλαστικές επιφάνειες. Αποτελούν οπτικό σύστημα που βασίζεται στο φαινόμενο της διάθλασης.  Οι φακοί διακρίνονται σε συγκλίνοντες και αποκλίνοντες, ανάλογα με το αν την παράλληλη δέσμη, την μετατρέπουν σε συγκλίνουσα ή αποκλίνουσα. Χαρακτηριστικό των συγκλινόντων φακών είναι το ότι είναι λεπτοί στα άκρα και παχείς στο κέντρο .Αντίθετα οι αποκλίνοντες φακοί είναι παχείς στα άκρα και λεπτοί στο κέντρο. 
Έχουν πολλές εφαρμογές τους σε διάφορα οπτικά όργανα.

                                                 α)Γυαλιά

Τα γυαλιά αποτελούνται από δυο κομμάτια γυαλί που κατασκευάζονται με τέτοια χαρακτηριστικά ώστε να διορθώνονται οι διαθλαστικές ανωμαλίες του κάθε ματιού και να βελτιώνεται η όραση του ανθρώπου. Οι φακοί επαφής είναι προθέσεις που έρχονται σε επαφή με τον κερατοειδή του ματιού.
Σε περίπτωση που τα γυαλιά προορίζονται για την προστασία των ματιών από τον ήλιο, τα γυαλιά ονομάζονται γυαλιά ηλίου.

β)Φωτογραφική μηχανή  

Φωτογραφική μηχανή ονομάζεται η συσκευή που χρησιμοποιείται για τη λήψη φωτογραφιών. Και με τον όρο φωτογραφία εννοούμε τη διαδικασία δημιουργίας οπτικών εικόνων μέσω της καταγραφής και αποτύπωσης του φωτός με τη κατάλληλη συσκευή.

 
Διακρίνονται σε δυο βασικές κατηγορίες: τις συμπαγείς (compact) και τις μονοοπτικές ρεφλεξ (SLR). 
 Ανάλογα με τη τεχνολογία τους, έχουμε τις κλασσικές φωτογραφικές μηχανές και τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Στηρίζονται εξ ίσου στις οπτικές ιδιότητες του φακού, με τον οποίο είναι εφοδιασμένες. Στην ψηφιακή μηχανή, χρησιμοποιείται για να συγκεντρώνει το φως στον αισθητήρα της μηχανής, ο οποίος στη συνέχεια το μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα.

Ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές:Αυτές χρησιμοποιούν αισθητήρες εικονοστοιχείων για την καταγραφή και κάρτες μνήμης( SD, MMC, XD-DIGITA, κ.α.) για την αποθήκευση των φωτογραφιών.

Κινηµατογραφική Μηχανή Λήψης είναι  µία οπτική συσκευή προορισµένη για κινηµατογράφηση αντικειµένων σταθερών στο χώρο ή σε κίνηση.  Λειτουργεί  µε βάση την αρχή των διαδοχικών εικόνων, που λαµβάνονται µία προς µία µε τεχνική ανάλογη εκείνης που χρησιµοποιείται και κατά τη διάρκεια τη προβολής. 

γ)Τηλεσκόπιο

Το Τηλεσκόπιο (τηλέ-σκοπώ : παρατηρώ μακριά) είναι μία οπτική ή άλλη διάταξη σχεδιασμένη για την παρατήρηση μακρινών αντικειμένων ή ουράνιων σωμάτων καθώς συλλέγει και εστιάζει ορατό φως ή άλλες ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες.

Τα τηλεσκόπια αποτελούνται από ένα φακό (ή κοίλο κάτοπτρο) που λέγεται αντικειμενικός κι από ένα άλλο φακό, τον προσοφθάλμιο. Ο αντικειμενικός φακός κάμπτει τις ακτίνες που πέφτουν πάνω του από το αντικείμενο και σχηματίζει το είδωλό του στην εστία. Το είδωλο του αντικειμένου μεγαλώνει χάρη στον προσοφθάλμιο φακό και παρατηρείται από αυτόν που χειρίζεται το τηλεσκόπιο.

δ)Μικροσκόπιο

Μικροσκόπιο είναι το όργανο που επιτρέπει την παρατήρηση μικροσκοπικών αντικειμένων ή μικροοργανισμών. Τα μικροσκόπια επέδρασαν σημαντικά στην εξέλιξη της βιολογίας, τουλάχιστον την εποχή που άρχισαν να χρησιμοποιούνται και συντέλεσαν στην ανακάλυψη των μικροβίων .

Τα πρώτα μικροσκόπια ήταν οπτικά, δηλαδή συνδύαζαν διαφόρων ειδών φακούς για μεγέθυνση, αποτελώντας ουσιαστικά άμεση εξέλιξη των μεγεθυντικών φακών. Τον 20ο αιώνα εμφανίστηκαν και τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια και αργότερα τα μικροσκόπια ηλεκτρονικής σάρωσης, που μπορούν να υπολογίσουν και να οπτικοποιήσουν το βάθος.

Δ3.ΚΑΤΟΠΤΡΑ - ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

«Ο άνθρωπος τιθασεύει το φως»

Κάτοπτρο

Κάτοπτρο ονομάζεται το αντικείμενο του οποίου η επιφάνεια του ανακλά τις ακτίνες φωτός με αποτέλεσμα να σχηματίζεται το είδωλο του περιβάλλοντα χώρου πάνω σε αυτή.Τα είδη του είναι το επίπεδο κάτοπτρο ή καθρέφτης τα κοίλα κάτοπτρα, και τα κυρτά κάτοπτρα.

Ο πιο γνωστός τύπος κατόπτρου είναι το επίπεδο κάτοπτρο ή καθρέφτης, το οποίο έχει επίπεδη επιφάνεια. Επίσης, υπάρχουν τα καμπύλα κάτοπτρα που σχηματίζουν μεγεθυμένα ή είδωλα υπό σμίκρυνση, ή εστιάζουν το φως. Παρόλα αυτά κάτοπτρα χρησιμοποιούνται σε πειραματικές διατάξεις όπως τα τηλεσκόπια και τα λέιζερ, όπως επίσης σε μηχανήματα της βιομηχανίας.

Κοίλα κάτοπτρα: στα οποία μια παράλληλη δέσμη φωτός συγκλίνει σε ένα σημείο που αποτελεί την εστία του κατόπτρου.

Κυρτά κάτοπτρα: στα οποία μια παράλληλη δέσμη φωτός αποκλίνει δίνοντας την εντύπωση ότι προέρχεται από μια σημειακή πηγή η οποία βρίσκεται «πίσω» από το κάτοπτρο.

Φωτοβολταϊκά συστήματα

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούν εφαρμογή του φωτοβολταϊκού φαινομένου της μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική.

Χρησιμοποιούνται συχνά σε συστοιχίες για την παραγωγή ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα. Βρίσκουν εφαρμογή σε δορυφόρους, διαστημόπλοια, αλλά και σε απλούστερες περιπτώσεις όπως για την ενεργειοδότηση απομακρυσμένων οικισμών ή τηλεφώνων εκτάκτου ανάγκης σε εθνικές οδούς.

Ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα πάνελ(ή πλαίσια ή όπως λέγονται συχνά στο εμπόριο "κρύσταλλα") φωτοβολταϊκών στοιχείων (ή "κυψελών" ή κυττάρων") μαζί με τις απαραίτητες συσκευές και διατάξεις για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στην επιθυμητή μορφή. Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι συνήθως τετράγωνο. Δυο τύποι πυριτίου χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία φωτοβολταϊκών στοιχείων: το άμορφο και το κρυσταλλικό πυρίτιο.

Δ4.ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ (ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ)

Οπτικές ίνες

      Οι οπτικές ίνες, είναι πολύ λεπτά νήματα από πλαστικό ή γυαλί, όπου από μέσα τους, μεταδίδονται ψηφιακά δεδομένα, υπό μορφή φωτός. Αποτελούν εφαρμογή του φαινομένου της ολικής ανάκλασης του φωτός στο εσωτερικό της ίνας. Ένα καλώδιο οπτικών ινών, περιέχει μέσα του 10άδες ή και 100άδες πολύ λεπτές τέτοιες οπτικές ίνες, σε διάμετρο, μικρότερη και από μία τρίχα! Οι ταχύτητες μετάδοσης των δεδομένων μέσω των οπτικών ινών, είναι τεράστια (όσο η ταχύτητα του φωτός). Έχουν τεράστια εφαρμογή στις τηλεπικοινωνίες.

Υπάρχουν οι οπτικές ίνες απλού τύπου και οι πολλαπλού τύπου. Στις οπτικές ίνες απλού τύπου(single-mode), τα κύματα φωτός ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή Οι οπτικές ίνες πολλαπλού τύπου(multi-mode), είναι πιο "χοντρές" από τις απλού τύπου, αλλά μπορούν να στείλουν παράλληλα,πολλά κύματα φωτός.

Δ5.LASER - ΟΛΟΓΡΑΜΜΑΤΑ

«Το φως που  καίει- το φως που δημιουργεί»

Laser

Το Laser  αποτελεί μία ειδική δέσμη φωτεινής ακτινοβολίας, που δεν υπάρχει σε φυσικές συνθήκες, αλλά παράγεται μόνο στο εργαστήριο με ειδικό τεχνολογικό εξοπλισμό.
Το laser παράγει "πολύ δυνατό φως" που είναι μονοχρωματικό (παράγει μόνο ένα μήκος κύματος πολύ ισχυρό και ίδιας έντασης), με αποτέλεσμα να βγαίνει έξω από τη συσκευή σε ευθεία γραμμή.
 Η διαφορά του laser με το απλό φως,είναι ότι το laser εκπέμπει σε ευθεία γραμμή ενώ το φως διαχέεται και, ενώ το απλό φως αποτελείται από συνδυασμό πολλών χρωμάτων (μήκη κύματος), το laser αποτελείται μόνο από ένα χρώμα -μήκος κύματος.

Οι εφαρμογές των λέιζερ  είναι πολλές στην ιατρική (δερματολογία, οφθαλμολογία, οδοντιατρική , κοσμητική) και στη βιομηχανία.

Το λέιζερ στην ιατρική:Στις μέρες μας οι εφαρμογές των λέιζερ στην ιατρική είναι πολλές.

Μερικές από αυτές είναι στην:

Δερματολογία π.χ Αφαίρεση αιμαγγειωμάτων, μυρμηκιών

Οφθαλμολογία π.χ Αποκατάσταση της όρασης μετά από χειρουργική επέμβαση, μείωση  και εξάλειψη της ανάγκης για γυαλιά. 

Κοσμητική π.χ Αφαίρεση τριχοφυΐας,τατουάζ,ρυτίδων και αντιμετώπιση ακμής 

Οδοντιατρική π.χ Αφαίρεση διάγνωση τερηδόνας και διάνοιξη κοιλότητας για σφράγισμα

Ολογράμματα

Τα οπτικά ολογράμματα είναι τρισδιάστατες απεικονίσεις αντικειμένων. Ενώ καταγράφονται σε ένα λεπτό φιλμ, δίνουν την ψευδαίσθηση ότι έχουν βάθος όπως και τα πραγματικά αντικείμενα.Για την κατασκευή ολογραμμάτων χρησιμοποιείται ακτινοβολία λέιζερ (laser) και οπτικά εξαρτήματα.Επειδή είναι τρισδιάστατα δεν είναι δυνατόν να τα αναπαραστήσουμε  σε οθόνη του υπολογιστή ή σε φωτογραφία. Έχουν εφαρμογή στην ιατρική, τη βιομηχανία, την τέχνη και την ψυχαγωγία.

Ανακλαστικά ολογράμματα:Τα ανακλαστικά ολογράμματα πρέπει να φωτίζονται από εμπρός.Είναι είτε αδιαφανή είτε διαφανή.

Ιδεατό παράθυρο: Το ολόγραμμα δημιουργεί ένα ιδεατό παράθυρο.Το αντικείμενο φαίνεται μόνο μέσα από αυτό το παράθυρο.Αν κοιτάξουμε έξω από το παράθυρο το αντικείμενο δεν είναι ορατό.

Οι ποιητές δεν θάχουν πια μόνοι τους το προνόμιο να αποθεώνουν το φως με τους στίχους τους. Ολόκληρη η επιστήμη έχει γίνει ύμνος για το φως. (Ανδρέας Καπογιαννόπουλος)