Droga optyczna światła to odległość, jaką w próżni przebyłoby światło , złożona z takiej samej ilości fal , z jakiej składa się rzeczywista droga światła w ośrodku materialnym. Drogę optyczną wyraża wzór:

gdzie

S - rzeczywista droga przebyta przez światło (droga geometryczna),

n - bezwzględny współczynnik załamania światła ośrodka, w którym światło się rozchodzi.

Jeżeli ośrodek jest niejednorodny optycznie, wtedy droga optyczna jest sumą dróg optycznych w poszczególnych obszarach o stałym współczynników załamania. Jeżeli współczynnik załamania jest zmienny, wówczas drogę optyczną można wyznaczyć całkując współczynnik załamania po drodze promienia

Sytuacja taka ma miejsce na przykład w atmosferze , gdzie wraz ze wzrostem wysokości zmniejsza się gęstość powietrza i maleje jego współczynnik załamania. W przypadku, gdy światło odbija się powierzchni dielektryka , którego bezwzględny współczynnik załamania jest większy od współczynnika w ośrodku, w którym światło się rozchodzi, wówczas droga optyczna ulega wydłużeniu, zgodnie ze wzorem

gdzie λ jest długością fali światła w ośrodku, w którym ono się rozchodzi. Dodatkowy człon pojawia się na skutek zmiany fazy fali przy odbiciu na przeciwną. Przeciwną fazę ma fala w miejscu odległym o pół długości fali, zatem efekt jest taki, jakby droga fali wydłużyła się o λ/2. Bezwzględny współczynnik załamania światła zależny jest od prędkości światła w danym ośrodku

gdzie

v - prędkość światła w danym ośrodku,

c - prędkość światła w próżni.

Wynika stąd, że im mniejsza prędkość światła w ośrodku, tym dłuższa jest droga optyczna światła w tym ośrodku.

Z definicji drogi optycznej wynika, że w próżni jest ona równa drodze geometrycznej. Często przyjmuje się w przybliżeniu, że podobnie jest w powietrzu, ze względu na to, że współczynnik załamania powietrza względem próżni jest bliski jedności.

W optyce istotna jest nie sama długość drogi optycznej, ale różnica dróg optycznych dla różnych promieni. Różnica dróg optycznych jest bezpośrednio związana z różnicą faz, a to ma z kolei decydujące znaczenie w interferencji .

Zobacz też

• Dyfrakcja
• Prawo Snelliusa
• Zasada Fermata