ما هو علم البصريات؟ نظرة شاملة على علم الضوء وتطبيقاته
علم البصريات من اهم واقدم العلوم الفيزيائية، ويدرس خصائص وسلوك الضوء عند التفاعل والمرور من الوسائط والمواد المتعددة، كالزجاج والبلاستيك وغيرها من المواد المنفذة للضوء
يستخدم علم البصريات في الكثير من حياتنا اليومية، كالطب والهندسة، والاتصالات وعلوم الفضاء، والعدسات الطبية والنظارات، والاجهزة المتقدمة مثل المجهر، والميكروسكوب، والليزر، والمناظير الطبية وغيرها، وهذا العلم يوجد به الكثير والكثير من النظريات ولايقتصر عليها
لماذا يعتبر علم البصريات علم المستقبل؟
نظراً لاعتماد عشرات الصناعات الحيوية على البصريات، لنرى العالم اليوم متطور بصرياً، في الكثير من الاجهزة التي نستخدمها بشكل يومي ومتكرر؛ مثل
- شاشات وكاميرات الهواتف الذكية، ومدى دقتها
- الكاميرات الاحترافية، والعدسات الالمستخدمه بها، بكافة مقاسات الابعاد البؤرية
- الاجهزة الطبية الدقيقة، مثل الليزر، واجهزة OCT، اقرأ عن الليزر لجراحات العيون
- الالياف البصرية المستخدمة في الانترنت والاتصالات
- القيادة الذاتية والتي تستخدم تكنولوجيا الرؤية الحاسوبية
انواع البصريات: الافرع الرئيسية
البصريات الهندسية (Geometric Optics)
وفيها اختبارات لاشعة الضوء المستقيمة، ومنها يقوم العلماء بتفسيرات ظواهر الضوء مثل : الانعكاس والانكسار، وتستخدم في تصميم العدسات والمرايا
البصريات الفيزيائية (Physical Optics)
يقوم الباحثون والعلماء بدراسات الموجات المختلفة للضوء، وعلى اثرها تمت صناعة وفهم التطبيقات الدقيقة مثل : اشعة الليزر، ويكون تركيزها على مفاهيم التداخل والانحراف والاستقطاب
البصريات الكمية (Quantum Optics)
ومن خلالها يتم البحث الدقيق في الفوتونات الخاصة بسلوك الضوء بما يسمى (الكمومي)، ولها استخدامات عديدة في ابحاث ونظريات الفيزياء، الحوسبة الضوئية، والاتصالات الكمية المعتمدة على فوتونات الضوء
بصريات الألياف (Fiber Optics)
يعتمد عليها بشكل رئيسي في نقل الضوء داخل الياف دقيقة جداً، ولها استخدامات عديدة في المناظير الطبية، والانترنت فائق السرعة
البصريات الطبية (Medical Optics)
من خلال هذا القسم من البصريات، يتم تطوير وتصميم ومعالجة التقنيات البصرية الطبية، ومنها تشخيص وعلاج الامراض، المتمثلة في : ليزر الجراحات، والاشعة البصرية، والمناظير الرقمية
مقارنة هامة بين : البصريات الهندسية و البصريات الطبية
| البصريات الطبية | البصريات الهندسية | العنصر |
|---|---|---|
| تطبيقي طبي | فيزياء بحتة | المجال |
| التشخيص، العلاج، الجراحة بالليزر | الكاميرات، المناظير، النظارات | التطبيقات |
| عالي جداً، ويتطلب معرفة تشريحية | متوسط | مستوى التعقيد |
| علوم صحية وهندسة طبية | علوم/هندسة فيزياء | التخصص المطلوب |
مجالات عمل خريجي البصريات
اخصائي البصريات
هم الاشخاص الحاصلين على بكالريوس البصريات،وهم المسؤلين عن الرقابة الروتينية والعلاجات الغير جراحية للعين، ويساعدون المرضى في اختيارات النظارات، او العدسات اللاصقة، او غيرها من اجهزة تصحيح البصر المناسبة، ولا يُعد دكتور البصريات طبيباً
فني البصريات
المساعد الرئيسي في فحص وقص وتركيب عدسات النظارات، ومعايرة الاجهزة البصرية، ويساعدون في تصميم المكونات البصرية
مهندس بصري
من المشاركين في تصميم الاجهزة البصرية الدقيقة؛ مثل اجهزة الليزر، وانظمة التصوير المتقدمة
باحث اكاديمي
يقوم بتطوير النظريات والتطبيقات المستقبلية مثل العدسات الذكية والاتصالات الكمية
خبير بصريات طبية
يعمل في المستشفيات او مراكز التصوير الطبي، في إدارة اجهزة مثل التصوير المقطعي للتماسك البصري، او اجهزة الليزر العلاجية
علماء بارزون غيّروا تاريخ البصريات
ابن الهيثم
اول من وضع الاسس الصحيحة لعلم البصريات التجريبي، والذي بُني علية علم البصريات بالكامل حتى وقتنا الحالي، وهو من نفى الفكرة اللتي كانت منتشرة في وقتها، بان العين هي من تبعث او ترسل الضوء، وصاحب كتاب المناظر، والذي اثر في اوروبا لقرون عديدة
كريستيان هويغنز
هو واضع حجر الاساس لنظرية الانكسار، حيث اثبت ان الضوء لا يسير منفرداً انما ياخذ شكل الموجات المترابطة
فريسنيل
كان من المساهمين في تفسير التداخل الضوئي، وهو المطور الرئيسي لعدسات مخصصة، تستخدم الى يومنا هذا قي المسارح والمنارات البحرية
هارولد هوبكينز
مهندس بصري أحدث ثورة في تكنولوجيا المناظير والعدسات الطبية الدقيقة
أسئلة شائعة عن علم البصريات (FAQ)
ما الفرق بين الانكسار والانعكاس ؟
الانعكاس : هو عند مرور الضوء من خلال مادة منفذة او غير منفذة للضوء، فانة يصتدم بسطحها، وينعكس من على هذا السطح
الانكسار : عندما ينفذ او ينتقل الضوء من خلال وسطين او مادتين مختلفتين، ولكل وسط معامل انكسار مختلف، وحينها ينحرف الضوء، ويسمى انكسار الضوء، مثلا عند مرور الضوء بين (هواء → زجاج)
هل البصريات مفيدة في علاج العيون؟
نعم، تُعد البصريات الطبية كاحد الاعمدة الفقرية لاجهزة العلاج او الجراحات البصرية، مثل الليزك، واجهزة الكشف على الشبكية، والعلاج الضوئي للامراض العينية
ما هي تطبيقات البصريات في الاتصالات؟
تيوجد الكثير من التطبيقات، واهمها : نقل البيانات عبر الالياف البصرية، الإنترنت السريع، والاتصالات اللاسلكية بالليزر
: الخلاصة – هل تستحق البصريات هذا الاهتمام؟ الجواب: نعم!
البصريات من العلمو الطبية التطبيقية، ويُشكل جزئاً كبيراً من مستقبل التكنولوجيا، للطائرات والسيارات والاجهزة الاليكترونية، واجهزة التلفون المحمولة، والانترنت فائق السرعة وغيرها، وايضاً في علاجات العيون مثل : علاج الشبكية، او تصحيح الابصار بالليزر، او التصوير المقطعي للعين، او النظارات الطبية، او نظارات الواقع المعزز ــــــ كل هذا واكثر يعتمد على مبادئ وتطورات البصريات
فإذا كنت من محبي الفيزياء او تُحب العمل في الطب او الهندسة، فاختيار تخصص البصريات يُعد من أنسب الخيارات
