Optyka to dział
fizyki
, zajmujący się badaniem natury
światła
, prawami opisującymi jego
emisję
, rozchodzenie się, oddziaływanie z
materią
oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów
promieniowania elektromagnetycznego
-
podczerwieni
i
ultrafioletu
- zwane światłem niewidzialnym.
Optyka to także dział
techniki
badający światło i jego zastosowania w technice.
Historia Optyki
Działy optyki
Optyka geometryczna – najstarsza i podstawowa do dziś część optyki. Podstawowym pojęciem optyki geometrycznej jest
promień świetlny
, czyli nieskończenie cienka wiązka światła (odpowiednik
prostej
w
geometrii
). Rozchodzenie się światła opisywane jest tu jako bieg promieni, bez wnikania w samą naturę światła. Zgodnie z założeniami optyki geometrycznej, światło rozchodzi się w ośrodkach jednorodnych po liniach prostych, na granicy ośrodków ulega
odbicie światła
i
załamaniu
. Badaniami załamywania światła zajmuje się
dioptryka
.
Optyka falowa – dział optyki, w którym uwzględniona jest
falowa
natura światła. W ramach optyki falowej badane są takie zjawiska jak
Zjawiska te są szczególnie istotne m.in. przy przechodzeniu światła przez szczeliny czy w
optyce cienkich warstw
. Z falowego punktu widzenia, światło jest
falą elektromagnetyczną
, zatem oczywiste jest, że fundamentem optyki falowej są
równania Maxwella
opisujące zjawiska elektromagnetyczne.
Optyka falowa stanowi podstawę teoretyczną dla optyki geometrycznej, wyjaśnia prawa optyki geometrycznej i wskazuje ograniczenia jej stosowania. Prawa optyki geometrycznej są prawdziwe tylko dla odległości znacznie większych od długości fali. Jednocześnie optyka geometryczna wraz ze swymi prostymi prawami i pojęciami stanowi silne narzędzie umożliwiające proste opisanie przebiegu wielu zjawisk i działania przyrządów optycznych.
Ważnym działem optyki falowej jest
spektroskopia
badająca widma fal świetlnych. Spektroskopia badając widma
emisyjne
i
absorpcyjne
gazów
dała na początku
XX wieku
bodziec do powstania nowych teorii światła i materii. Światło objawiło się jako cząstka (
foton
), a materia zaczęła być postrzegana jako fala.
Optyka kwantowa – dział optyki, w ramach którego analizowane są zjawiska, w których światło musi być opisywane jako cząstka (
foton
) mająca cechy ciał fizycznych (energia, pęd). Wspomniana wcześniej
spektroskopia
wraz z
fizyką atomową
i
mechaniką kwantową
jest silnym narzędziem badawczym wykorzystywanym do badania zjawisk zachodzących w najdalszych obiektach wszechświata, wykrywania nawet pojedynczych atomów, badania struktury kryształów itp.
W optyce zakłada się, że światło przechodząc przez materię nie oddziałuje samo na siebie. Przy dużych natężeniach światła nie jest to prawdą, przechodzące światło wpływa na przejście innych wiązek światła (także siebie). Efekty z tym związane opisywane są w ramach
optyki nieliniowej
.
Metody badawcze optyki zastosowano także do badania innych rodzajów fal (promieniowania), powstały w ten sposób dziedziny: optyka elektronowa, optyka neutronowa, optyka ultradźwięków.
Zobacz też