WikiSort.ru - Не сортированное

О́птика (от др.-греч. ὀπτική «наука о зрительных восприятиях») — раздел физики, рассматривающий явления, связанные с распространением электромагнитных волн видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов спектра. Оптика описывает свойства света и объясняет связанные с ним явления. Методы оптики используются во многих прикладных дисциплинах, включая электротехнику, физику, медицину (в частности, офтальмологию и рентгенологию). В этих, а также в междисциплинарных сферах широко применяются достижения прикладной оптики^[1].

Вместе с точной механикой оптика является основой оптико-механической промышленности.

Природа света

Оптика оказалась одним из первых разделов физики, где проявилась ограниченность классических представлений о природе. Была установлена двойственная природа света:

• Волновая теория света, берущая начало от Гюйгенса («Трактат о свете^[en]»; 1690), рассматривает свет как совокупность поперечных монохроматических электромагнитных волн, а наблюдаемые оптические эффекты как результат сложения (интерференции) этих волн. При этом считается, что в отсутствие перехода энергии излучения в другие виды энергии, эти волны не влияют друг на друга в том смысле, что, вызвавшая в некоторой области пространства интерференционные явления, волна продолжает распространяться дальше без изменения своих характеристик. Волновая теория электромагнитного излучения нашла своё теоретическое описание в работах Максвелла в форме уравнений Максвелла. Использование представления о свете, как о волне, позволяет объяснить явления, связанные с интерференцией и дифракцией, в том числе структуру светового поля (построение изображений и голографию).
• Корпускулярная теория света^[en], берущая начало от Ньютона («{{lang-en|Оптика^[en]»; 1704), рассматривает свет как поток частиц — квантов света или фотонов. В соответствии с идеей Планка любое излучение происходит дискретно, причём минимальная порция энергии (энергия фотона) имеет величину ${\displaystyle \varepsilon =h\nu }$ , где частота ${\displaystyle \nu }$ соответствует частоте излучённого света, а ${\displaystyle h}$ — постоянная Планка. Использование представлений о свете, как потоке частиц, объясняет явление фотоэффекта и закономерности теории излучения.

Характеристики света

Длина световой волны ${\displaystyle \lambda }$ зависит от скорости распространения волны в среде ${\displaystyle v}$ и связана с нею и частотой ${\displaystyle \nu }$ соотношением:

${\displaystyle \lambda ={\frac {v}{\nu }}={\frac {c}{n\nu }},}$

где ${\displaystyle n}$ — показатель преломления среды. В общем случае показатель преломления среды является функцией длины волны: ${\displaystyle n=n(\lambda )}$ . Зависимость показателя преломления от длины волны проявляется в виде явления дисперсии света.

Характеристиками света являются:

• спектральный состав, определяемый диапазоном длин волн света.
• обширный класс фотометрических величин, среди которых по широте использования выделяются энергетические и световые фотометрические величины.
• поляризация, определяемая изменением пространственной ориентации электрического вектора по мере распространения волны в пространстве.
• направление распространения луча света, совпадающее с направлением нормали к волновому фронту (при отсутствии явления двойного лучепреломления)^[2].

Оптика других диапазонов

Электромагнитный 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, отделённую 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.

Разделы оптики

• Классическая оптика
  • Геометрическая оптика
  • Физическая оптика
  • Волновая оптика
• Зрительное восприятие
• Лазеры
• Нелинейная оптика
• Квантовая оптика
• Градиентная оптика

Физическая оптика

Основная статья: Физическая оптика

Физическая оптика или оптика волны основывается на принципе Гюйгенса и моделирует распространение сложных фронтов импульса через оптические системы, включая и амплитуду и фазу волны. Этот раздел оптики объясняет дифракцию, интерференцию, эффекты поляризации, аберрацию и природу других сложных эффектов.

В этом разделе оптики также используются приближения, а не полная электромагнитная модель распространения света. Однако в простых случаях, а по мере роста доступных вычислительных мощностей и в более сложных, становится возможным полный расчёт по точной теории.

Современная оптика

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Современная оптика охватывает области оптической науки и разработок, которые стали популярными в XX столетии. Эти области оптической науки в основном касаются электромагнитных или квантовых свойств света, но включают и другие области.

Примечания

См. также

	оптика в Викисловаре
	Оптика в Викиучебнике
	Оптика на Викискладе

• Цвет
• Оптические системы
• Оптические материалы
• Оптическое общество (OSA)
• Атмосферная оптика
• Общество оптики и фотоники (SPIE)

Литература

• Б. М. Яворский и А. А. Детлаф Справочник по физике. — М.: Наука, 1971.

Ссылки

• Раздел по оптике на сайте «Вся Физика».

Для улучшения этой статьи желательно: Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей. Проставив сноски, внести более точные указания на источники.