Contents
xi
7.17.5
IR Motion Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.17.6
Infrared Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.17.7
IR Solid-State (LED) Emitters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.18
Infrared Biodetectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19
Production of Visible Light. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19.1
Thermal and Atomic Generation of Light . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19.2
Solid-State Generation of Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.19.3
Bioemitters and Bioluminescence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.20
Light Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.21
Light Absorption Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.21.1
Light Extinction in Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.21.2
Polarization and Rotary Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.22
Light Absorption by Biological Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
7.23
Development of Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
7.24
Laser Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.24.1
Optical Tweezers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.24.2
Laser Pulse Amplification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
7.25
Optical Holography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
7.26
Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
7.27
Vision and the Eye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
7.27.1
The Eyes Have It ......................................... 258
7.27.2
Visual Acuity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
7.27.3
The Eagle Eye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
7.27.4
More Colorful . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
7.27.5
Photo-Reception Celebrates Our Vision . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.28
Visual Illusions, Distortions, and Hallucinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.29
Optical Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.29.1
The Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.29.2
A Simple Microscope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
7.29.3
Phase-Contrast Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
7.29.4
Ophthalmoscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
7.29.5
Otoscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
7.29.6
Fiber Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
7.29.7
Endoscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.29.8
Image Intensifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.29.9
Fluorescent Tags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
7.30
Solar Radiation and Biology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
7.31
Dosimetry for Non-ionizing Electromagnetic Waves . . . . . . . . . . . . . 271
7.31.1
General Considerations of Dangers of
Non-ionizing Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.31.2
Special Considerations for Microwaves . . . . . . . . . . . . . . . . 273
7.31.3
Cell Phone Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
xi
7.17.5
IR Motion Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.17.6
Infrared Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.17.7
IR Solid-State (LED) Emitters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
7.18
Infrared Biodetectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19
Production of Visible Light. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19.1
Thermal and Atomic Generation of Light . . . . . . . . . . . . . . 236
7.19.2
Solid-State Generation of Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
7.19.3
Bioemitters and Bioluminescence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.20
Light Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
7.21
Light Absorption Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.21.1
Light Extinction in Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.21.2
Polarization and Rotary Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
7.22
Light Absorption by Biological Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
7.23
Development of Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
7.24
Laser Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.24.1
Optical Tweezers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
7.24.2
Laser Pulse Amplification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
7.25
Optical Holography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
7.26
Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
7.27
Vision and the Eye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
7.27.1
The Eyes Have It ......................................... 258
7.27.2
Visual Acuity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
7.27.3
The Eagle Eye. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
7.27.4
More Colorful . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
7.27.5
Photo-Reception Celebrates Our Vision . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.28
Visual Illusions, Distortions, and Hallucinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
7.29
Optical Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.29.1
The Lens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
7.29.2
A Simple Microscope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
7.29.3
Phase-Contrast Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
7.29.4
Ophthalmoscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
7.29.5
Otoscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
7.29.6
Fiber Optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
7.29.7
Endoscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.29.8
Image Intensifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
7.29.9
Fluorescent Tags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
7.30
Solar Radiation and Biology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
7.31
Dosimetry for Non-ionizing Electromagnetic Waves . . . . . . . . . . . . . 271
7.31.1
General Considerations of Dangers of
Non-ionizing Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
7.31.2
Special Considerations for Microwaves . . . . . . . . . . . . . . . . 273
7.31.3
Cell Phone Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275