Wikipedia - Optyka

Wikipedia - kopia Wikipedii, wolnej encyklopedii

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, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego podczerwień, ultrafiolet zwane światłem niewidzialnym.

Optyka to także dział techniki badający światło i jego zastosowania w technice.

[edytuj] Historia Optyki

Historia optyki zaczęła się już w starożytnej Grecji. Euklides(325-265p.n.e.), był pierwszym twórcą praw optyki. Swoją naukę o Optyce rozpoczął razem z nauką geometrii. Wiedział, wtedy o najprostszych pewnikach geometrii:

Linie mogą być rysowane w linii prostej do obiektu. Linie, które padają na obiekt tworzą stożek. Rzeczy, na które padają linie są widzialne. Rzeczy są większe, jeśli widzi się je pod większym kątem. Rzeczy są wyższe, jeśli widzi się je przez wysoki promień. Promienie prawe i lewe, pojawiają się na prawo i lewo. Rzeczy widziane z wielu punktów widzenia są wyraźniejsze. Euklides nie zdefiniował natury widzialnych promieni, ale używają zasad geometry dyskutował na temat perspektywy i zmniejszaniu się przedmiotów w dystansie.

Rozszerzenia tych nauk dokonał dopiero Heron z Aleksandrii(10 – 70 n. e.) poszerzył zbiór wiedzy jaki stworzył Euklides. Dzięki temu rozwiązał problem Odbijania światła. Stworzył też nowe prawa dotyczące promieni widzialnych. Stwierdził, że światło odbija się bardzo wysoka prędkością od ciała o gładkiej powierzchni do oka. Mogą zaś zostać złapane na porowatych stronach niewypolerowanych powierzchni. Ta teoria została nazwana teorią emisyjną. Oprócz tego wykazał że kąt odbicia jest równy kątowi podania. Zmierzył również, że odległość rzeczywistego obiektu od lustra jest taka sama jak obrazu w lustrze od powierzchni od której się odbija.

Kolejnym ważnym badaczem optyki w starożytnej Grecji był Ptolemeusz(100-175 n.e.). Jego główna zasługą było wyprostowanie teorii emisyjnej Herona. Ptolemeusz potwierdził, że światło nie składa się z nieciągłych linni, tylko formuje ciągłe stożki.

[edytuj] Działy optyki

Refrakcja

Dyspersja

Optyka geometryczna, najstarsza i podstawowa do dziś część optyki. Wprowadza pojęcie promień świetlny jako cienką strużkę światła (odpowiednik prostej w geometrii). Opisuje rozchodzenie się światła jako bieg promieni, bez wnikania w naturę światła. Według optyki geometrycznej, światło rozchodzi się w ośrodkach jednorodnych po liniach prostych, na granicy ośrodków ulega odbiciu (odbicie światła) a przechodząc do drugiego ośrodka ulega załamaniu.

Optyka falowa bada zjawiska optyczne, w których światło przejawia swoją falową naturę (interferencja, dyfrakcja, polaryzacja, optyka cienkich warstw itp.). 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, wskazuje ograniczenia jej stosowania. Prawa optyki geometrycznej są prawdziwe 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 cząsteczka foton, a materia zaczęła być postrzegana jako fala. Powstały dział fizyki to mechanika kwantowa.

Optyka kwantowa zajmuje się z kolei zjawiskami, w których światło opisywane jako cząsteczka foton ma cechy ciał fizycznych (energia, pęd, ciśnienie światła) oddziałowuje z materią tak jak maleńka kulka. Wspomniana wcześniej spektroskopia wraz z fizyką 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.

Optyka zakłada, że światło przechodząc przez materię nie wpływa na przechodzenie innego światła przez tę samą materię. Przy dużych natężeniach światła nie jest to prawdą, przechodzące światło wpływa na przejście innych wiązek światła (także siebie) opisuje to dział optyki optyka nieliniowa.

Metody badawcze optyki zastosowano także do badania innych rodzajów fal (promieniowania), powstały w ten sposób dziedziny: optyka elektronowa, optyka neutronowa, optyka ultradźwięków.

Zobacz galerię na Wikimedia Commons:
Optyka

Zobacz też: przegląd zagadnień z zakresu optyki Historia optyki