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关于光在人类社会中应用的研究学号：XXXXXXXXXXXX姓名：XXX班级：XXXXX摘要：本论文主要探讨关于光在人类社会生活中的广泛应用问题，尤其是光学在军事上的应用，以及关于光的应用的几点启示。纵观历史，新技术对战争进程起了根本性的作用。通常，胜利者总是最能应用新技术的人。在过去的五十年里，核武器、微波雷达、导弹与其他方面的发展已导致了对防务战略的重大调整。现在，投放大量人力物力以与对方交战的传统现代战略已让位于高技术的战法，从而将伤亡降到最小。美国的军事使命现在要求的是一个多功能的武装力量，在全世界范围内既能打常规的野战也能打都市战争。为了提高战斗人员的战斗力同时降低伤亡率，军方正在进行多方面的努力，包括依靠速度与隐秘性以战胜对方；装备更精良的地面部队；迅速侦察并控制核、化学与生物威胁；以及传送敌方靶标的实时情报。光学在这些方面都起着关键性作用，将来，光学无疑会成为全新的各类防务应用的基础，将再次改变战争进行的方式。关键词：光学、战争、现代、应用。内容：光学在人类社会中具有极为广泛的应用，主要包括：1、信息技术和电讯中的光学。其中包含信息传输、信息处理、光存储、显示等。2、保健和生命科学中的光学。包括外科与内科、生物学的工具、生物技术等。3、光学探测、照明与能源等。包括光学传感器与成像系统以及照明和能源。4、国防中的光学。包括夜视、大气和空间中运行的激光系统、纤维光学系统、显示以及专用技术等。5、制造业中的光学。例如光学应用于控制制造过程以及特殊工业。6、光学的科研与教育。如量子、原子和生物光学等。以上均为光在人类社会中广泛应用的实例，可见光在人类社会中的应用是遍及各行各业的，是无处不在的，如果没有光的存在，那么也就不会有人类乃至生命的存在，因为光是各种能量相互转化循环的一个不可或缺的中间环节。本文主要讲述现代光学在国防中的应用。在国防方面光学的作用是普遍而无处不在的：例如在空旷空间中激光的传播能像无线电波与微波一样用于雷达及通讯，数据能用通信光缆传输并在显示器上成像，与无线电波及微波不同的是，光在射束武器、标靶与被动监视方面的应用最为理想。而且，还出现了全新的应用领域，诸如导航用的激光陀螺经与吉位缆式通讯，这些在电子学领域里都没有可直接与之对应的类似的方面。在监视方面，光学基监视通常是被动的，不像微波雷达系统需要脉冲与回声。因此，技术的引入主要是用以改进极其灵敏的监视系统。这类技术用在人造卫星、无人机载飞行器与飞机上。在夜视方面，早期的夜视装置是将反射的星光放大而表现出相当大的战术优势，而现在的战场夜视器件是靠探测现场物体辐射出的热。这方面的困难在于区别诸如坦克这一类物体，因为这类物体可能只比背景热几度。老式器件生成的像很像质量很差的充满噪声的电视信号，而如今器件已大为改进，影像质量已达优质电视画面的水平。这类器件是大批量生产的，不像那些每一个都不相同的复杂监视系统。应当指出的是，由于热辐射能被雨雾吸收，所以这类器件不是全天候的，因而如作为军用就会有明显的限制。每一个夜视器件要用加冷却的探测器以便获得探测弱热辐射所要求的灵敏度。激光已变成了我们生活中的一部分，例如在超市的付款台上，在光盘播放器中都有激光。关于激光系统，由于激光波长短，所以发射出去后就不会像无线电波那样散开，而是能以极窄束线的形式射向远方。因此光学功率就能够更为有效地投向靶标。所以早期激光研究人员曾梦想以激光摧毁目标，也想过许多其他的应用。对于激光武器，几乎在瞬间就可以消灭机载或空间靶标的概念是很吸引人的。为此目的，自70年代起高功率激光器就一直在开发中。武器类激光的开发始于运行于10微米波长高功率二氧化碳分子激光器的发现。其后在高能激光方面已有许多技术进步，无论是地面的还是机载的实验都证明了这一基本的武器概念。激光武器的设计与适应其使命的作用，诸如摧毁成像器、导弹制导与监视系统中的传感器，已了解得很透彻，因而只要国家安全需要就能进行先进系统的开发。激光武器能使战场战略发生革命性变化，不过它们也提出了一系列系统工程与战场运作方面的新问题。了解如何与何时使用这种新能力需要仔细谋划。例如，激光武器必须与现有的防御设施协调工作。时间影响短的舰载激光武器可能是对付已越过常规武器层的敌方入侵导弹的最后一道防线，因此，毁灭导弹制导或炸弹的可容忍的范围对舰船的安危十分重要。许多这类问题，涉及激光武器及靶标与使用武器容许的时间相比的机敏性，仍未解决。激光束的适应性光学控制是最近在开发激光武器中取得的重大突破。陆地的激光器现在已有能力对付卫星的威胁。然而，并非所有技术都是完满的。在功率、尺寸、质量、可靠性与光束质量等方面都需要继续发展。未来的工作应当针对降低高功率激光系统的制造成本以使它们比较用得起。对于纤维光学系统，应用于飞机、卫星、舰船与潜艇的步伐好像是慢了一些，因为与军用战场环境有关的设计、维修的问题已经解决。纤维光学其他非数字化的应用包括FO陀螺罗径与通过光纤维传播与控制射频信号，这是很重要的，因为军用的射电频谱很广。与大气中的射电频谱相比，光纤天生具有超宽带宽与低得多的传播损耗，不过激光必须调制，还必须将射频信号在接收终端如实抽出。通常，对于同轴电缆来说，FO是一个低损耗的代用品。由于FO可低损耗传输射频信号，就能远距离部署天线，从而保证了人员与战场上控制设备掩蔽所的安全。用改变光纤长度的方式就能实现“真空时延”相控阵雷达。用微波频率这是无法做到的。模仿射频时延会造成称之为“斜视”的雷达退化。在显示方面，在战争中及时获取、传递信息是至关重要的。制定军事计划的人十分清楚地意识到这一基本原则，正在使“战场数字化”。这使战斗人员能运用在信息采集传送能力方面突飞猛进的优势而获得战术优势。空军的“新世纪展望”研究要求能有更好的座舱显示器以减轻飞行员的过度劳累；因此，显示技术必须跟得上快速处理、分析数据的方法。对于光学信号的加工，许多信号加工功能从光学的独特性质里得到好处。采用模拟光学技术就能进行实时数学计算。有些计算如用数字计算机进行极为冗长乏味，可用模拟光学计算机就比较容易。例如，在光学望远镜里放一块合适的透镜就能很容易完成傅立叶变换。参考文献：驾驭光：21世纪光科学与工程学/上海应用物理研究中心.——上海：上海科学技术文献出版社，2000.10光电成像原理与技术/白廷柱，金伟其编.——北京：北京理工大学出版社，2006.1激光光谱技术原理及应用/陆同兴，路轶群编.——合肥：中国科学技术大学出版社，2006.9光谱分析技术及其应用/李民赞编.——北京：科学出版社，2006分数傅里叶光学导论/冉启文，谭立英著.——北京：科学出版社，2004