IPaden, som alla komplexa tekniska enheter, förlitar sig på ett stort antal vetenskapliga principer över många discipliner. Här är några viktiga:
1. Semiconductor Physics &Electronics: Detta är grundläggande. IPadens hela funktionalitet beror på integrerade kretsar (ICS) byggda av kiselhalvledare. Principer som:
* doping: Avsiktligt introducera föroreningar i kisel för att kontrollera dess elektriska konduktivitet (skapa halvledare av N-typ och P-typ).
* p-n-korsningar: Grunden för transistorer och dioder, vilket möjliggör växling och aktuell rättelse.
* MOSFET:er (metall-oxid-Semiconductor-fälteffekttransistorer): Byggstenarna i modern elektronik, fungerar som switchar och förstärkare inom processorn, minnet och andra komponenter.
* Integrerad kretstillverkning: Processen med miniatyriserande miljoner transistorer på ett enda chip med fotolitografi och andra avancerade tekniker.
2. Optics &Photonics:
* LCD (Liquid Crystal Display) Teknik: IPadens skärm använder flytande kristaller för att modulera polariserat ljus och skapa de bilder vi ser. Detta involverar principer för lätt polarisering, dubbelbrytning och elektrooptik.
* LED -bakgrundsbelysning: Ljusemitterande dioder ger belysning för LCD-skärmen. Detta förlitar sig på principerna för halvledarens luminescens.
3. Elektromagnetism:
* trådlös kommunikation (Wi-Fi, Bluetooth, Cellular): Dessa tekniker förlitar sig på principerna för elektromagnetiska vågor för att överföra data trådlöst. Antennkonstruktion, signalbehandling och moduleringstekniker är avgörande.
* kapacitiv pekskärm: Skärmen upptäcker beröring genom att mäta förändringar i kapacitans mellan skärmen och fingret.
4. Datavetenskap och mjukvaruteknik:
* Operativsystem (iOS): Programvaran som hanterar hårdvaran och tillhandahåller användargränssnittet. Detta förlitar sig på principer för algoritmdesign, datastrukturer och operativsystemteori.
* Applikationer: Apparna vi använder är baserade på programmeringsspråk och programvaruutvecklingsprinciper.
* Datalagring och återhämtning: Att hantera data om enhetens flashminne innebär principer för datakomprimering, indexering och effektiva datastrukturer.
5. Materialvetenskap:
* Styrka och hållbarhet i höljet: IPadens hölje är tillverkat av material som valts för sin styrka, lätthet och motstånd mot skador.
* Batteriteknologi: Litiumjonbatterier används och förlitar sig på elektrokemiska principer för energilagring och frisättning.
6. Akustik (för ljud):
* Högtalardesign och signalbehandling: IPadens högtalare använder principer för akustik för att producera ljud, medan signalbehandling förbättrar ljudkvaliteten.
7. Human-Computer Interaction (HCI):
* ergonomi och användbarhet: Utformningen av iPad beaktar mänskliga faktorer för att säkerställa användarvänlighet och komfort. Principer för kognitiv psykologi och mänskliga faktorer teknik tillämpas här.
Det här är bara några av de viktigaste vetenskapliga principerna. IPadens utveckling är ett bevis på konvergens av kunskap över många vetenskapliga och tekniska discipliner.
