Что такое оптика
О́птика (от др. -греч. ὀπτική появление или взгляд) — раздел физики, который описывает поведение, свойства, первопричинность и природу света, объясняет связанные с этим явления. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра электромагнитных излучений.
О́птика (от др. -греч. ὀπτική появление или взгляд) — раздел физики, который описывает поведение, свойства, первопричинность и природу света, объясняет связанные с этим явления. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра электромагнитных излучений. лектромагнитный спектр принято делить на радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения. Эти участки спектра различаются не по своей природе, а по способу генерации и приёма излучения. Поэтому между ними нет резких переходов, сами участки перекрываются, а границы между ними условны.
Волновые и квантовые закономерности являются общими для всего спектра электромагнитного излучения. В зависимости от длины волны, на первый план выступают разные явления, разные методы исследования и разные практические применения. Поэтому на оптику нельзя смотреть как на замкнутую дисциплину, изучающую только видимую область спектра, отделенную от других областей чёткими границами. Закономерности и результаты, найденные в этих других областях, могут оказаться применимыми в видимой области спектра и наоборот.
Аналогичные явления встречаются в распространении рентгеновского излучения и радиоволн, в микроволновых печах и т. п. Оптика, таким образом, может рассматриваться как раздел электромагнетизма. Некоторые оптические явления зависят от квантовой природы света, что связывает некоторые области оптики с квантовой механикой. Практически, огромное большинство оптических явлений могут рассматриваться, как электромагнитные колебания, описанные Уравнениями Максвелла.
Оптическая наука — часть многих прикладных дисциплин, включая электротехнику, физику, психологию, медицину (особенно офтальмологию) . В этих, а также в междисциплинарных сферах широко применяются достижения прикладной оптики.
В соединении с точной механикой оптика является основой оптико-механической промышленности
Разделы оптики
Классическая оптика
Геометрическая оптика
Физическая оптика
волновая оптика
волновая оптика в природе
Зрительное восприятие
физика лазеров (когерентная оптика)
Нелинейная оптика
Квантовая оптика
Градиентная оптика
Геометрическая оптика или оптика луча, описывает распространение света термином луч. Работы Гюйгенса «Волновая теория света» , которые были написаны под влиянием фундаментальных работ Ньютона, и вошли потом в «Оптику» , оказали большое влияние на современников. Действительно, будучи приверженцем теории цветов Гука, он после работ Ньютона, восхищаясь их экспериментальной стороной, но не разделяя его теоретической интерпретации, пришёл к выводу, что «явление окрашивания остается ещё весьма таинственным из-за трудности объяснения этого разнообразия цветов с помощью какого-либо физического механизма» . Поэтому он счёл наиболее целесообразным вообще не рассматривать вопроса о цветах в своём трактате.
Следующее упрощение в геометрической оптике - параксиальное приближение, или «приближение малых углов» . Математически поведение луча становится линейным, позволяя представить оптические компоненты простыми матрицами. Применение методов Гауссовской оптики позволяет найти свойства первого порядка оптических систем.
Гауссовское распространение луча — расширение параксиальной оптики, описывающее более точную модель поведения лучей. Используя параксиальное приближение и явление дифракции, данный набор методов описывает расширение светового пучка с расстоянием и минимальный размер светового пятна, в которое может быть сосредоточен световой пучок. Тем самым эта модель является промежуточной между геометрической и физической оптикой.
Физическая оптика или оптика волны основывается на принципе Гюйгенса и моделирует распространение сложных фронтов импульса через оптические системы, включая и амплитуду и фазу (волны) волны. Этот раздел оптики объясняет дифракцию, интерференцию, эффекты поляризации, аберрацию и природу других сложных эффектов.
л