Óptica

Tabla de Óptica, 1728 Cyclopaedia

Óptica (apariencia ὀπτική o busque en griego antiguo ) es una rama de la física que describe el comportamiento y las propiedades de la luz y de la interacción de la luz con la materia . Óptica explica los fenómenos ópticos.

El campo de la óptica general, describe el comportamiento de visible, e infrarrojos ultravioleta luz; Sin embargo, porque la luz es una onda electromagnética , fenómenos análogos ocurren en Los rayos X, microondas de radio ondas, y otras formas de radiación electromagnética . Óptica por lo tanto pueden considerarse como un sub-campo de electromagnetismo . Algunos fenómenos ópticos dependen de la la naturaleza cuántica de la luz en relación algunas áreas de la óptica a la mecánica cuántica . En la práctica, la gran mayoría de los fenómenos ópticos se puede explicar utilizando la descripción electromagnética de la luz, como se describe por las ecuaciones de Maxwell .

El campo de la óptica tiene su identidad propia, sociedades, y conferencias. Los aspectos de las ciencias puras del campo a menudo se llaman ciencia óptica o física óptica. Ciencias ópticas Aplicadas a menudo se llaman ingeniería óptica. Aplicaciones de la ingeniería óptica relacionados específicamente con sistemas de iluminación se llaman ingeniería de iluminación. Cada una de estas disciplinas tiende a ser muy diferente en sus aplicaciones, habilidades técnicas, el enfoque y afiliaciones profesionales. Más recientes innovaciones en ingeniería óptica a menudo se clasifican como fotónica o optoelectrónica. Los límites entre estos campos y "óptica" son a menudo poco clara, y los términos se utilizan de manera diferente en diferentes partes del mundo y en diferentes áreas de la industria.

Debido a la amplia aplicación de la ciencia de la "luz" a las aplicaciones del mundo real, las áreas de la ciencia óptica e ingeniería óptica tienden a ser muy interdisciplinario. Ciencia óptica es una parte de muchas disciplinas relacionadas, incluyendo la ingeniería eléctrica, la física, la psicología, la medicina (especialmente oftalmología y optometría), y otros. Además, la descripción más completa del comportamiento óptico, como se conoce a la física, es innecesariamente complicado para la mayoría de los problemas, por lo que se utilizan modelos simplificados en particular. Estos modelos limitados describen adecuadamente subconjuntos de fenómenos ópticos sin tener en cuenta el comportamiento irrelevante y / o indetectable para el sistema de interés.

Óptica clásica

Antes óptica cuántica se volvieron importantes, óptica consistieron principalmente en la aplicación del electromagnetismo clásico y su aproximaciones de alta frecuencia a la luz. La óptica clásica se divide en dos ramas principales: la óptica geométrica y óptica física.

Óptica geométrica, o óptica geométrica, describe luz propagación en términos de " rayos ". Rays están doblados en el interfaz entre dos medios diferentes, y puede estar curvada en una medio en el que la índice de refracción es una función de la posición. El "rayo" en la óptica geométrica es un objeto abstracto que es perpendicular a la frentes de onda de las ondas ópticas reales. La óptica geométrica proporciona reglas para la propagación de estos rayos a través de un sistema óptico, que indica cómo el frente de onda real se propagará. Tenga en cuenta que esto es una simplificación significativa de la óptica, y no tiene en cuenta muchos efectos ópticos importantes como la difracción y polarización.

La óptica geométrica es a menudo simplifican aún más haciendo que el aproximación paraxial, o "pequeña aproximación ángulo." El comportamiento matemático entonces se convierte en lineal, permitiendo que los componentes y sistemas ópticos para ser designados por matrices simples. Esto conduce a las técnicas de Óptica Gauss y raytracing paraxial, que se utilizan para encontrar propiedades de primer orden de los sistemas ópticos, tales como imágenes aproximada posiciones de los objetos y aumentos. De propagación del haz de Gauss es una expansión de óptica paraxial que proporciona un modelo más preciso de la radiación coherente como láser vigas. Sin dejar de utilizar la aproximación paraxial, esta técnica representa parcialmente para la difracción, lo que permite cálculos precisos de la velocidad a la que un haz de láser se expande con la distancia, y el tamaño mínimo al que el haz puede ser enfocado. De este modo de propagación del haz gaussiano sirve de puente entre la óptica geométrica y física.

Óptica física o onda óptica se basa en Principio de Huygens y modelos la propagación de frentes de onda complejas a través de sistemas ópticos, incluyendo tanto la amplitud y la fase de la onda. Esta técnica, que se aplica por lo general numéricamente en un ordenador, puede dar cuenta de la difracción, de interferencia, y polarización efectos, así como aberraciones y otros efectos complejos. Aproximaciones todavía se utilizan generalmente, sin embargo, por lo que este no es un modelo de la teoría de onda electromagnética completo de la propagación de la luz. Tal modelo completo sería (en la actualidad) ser demasiado exigente computacionalmente para ser útil para la mayoría de problemas, aunque algunos problemas a pequeña escala se pueden analizar utilizando modelos completos de onda.

Temas relacionados con la óptica clásica

Animación conceptual de la luz dispersión en una prisma.

• Aberraciones
• Coherencia
• Difracción
• Dispersión
• Distorsión
• Fabricación y pruebas (componentes ópticos)
• El principio de Fermat
• Óptica de Fourier
• La óptica de índice de gradiente
• Interferometría
• Diseño óptico de la lente
• Resolución óptica
• Polarización
• Ray (óptica)
• El trazado de rayos
• Reflexión
• Refracción
• Dispersión
• Ola

• Óptica geométrica de:
  • Lentes
  • Espejos
  • Instrumentos ópticos
  • Prismas

La óptica moderna

La óptica moderna abarca las áreas de la ciencia y la ingeniería óptica que se hizo popular en el siglo 20. Estas áreas de la ciencia óptica normalmente se refieren a las propiedades electromagnéticas o cuántica de la luz, pero sí incluyen otros temas.

Temas relacionados con la óptica moderna

• La óptica adaptativa
• Dicroísmo circular
• Óptica de Cristal
• Óptica difractiva
• La fibra óptica
• Guía de ondas (óptica)
• Holografía
• Óptica integrada
• Cálculo de Jones
• Láseres
• Flama de la lente
• Microlens
• Óptica no de imagen
• La óptica no lineal
• Reconocimiento óptico de patrón
• Procesadores ópticos
• Vortex óptico
• Fotometría
• Fotónica
• Óptica cuántica
• Radiometría
• Óptica estadísticos
• La óptica de película delgada
• Óptica de rayos X

Otros campos ópticos

• Número de Abbe
• Ciencia Color
• Procesamiento de imágenes
• Teoría de la información
• Iluminación
• La visión artificial
• Comunicaciones ópticas
• Ordenadores ópticos
• Almacenamiento de datos ópticos
• Confirmación óptica
• Reconocimiento de patrones
• Fotografía (ciencia de la)
• La transferencia de calor por radiación
• La física térmica
• Sistema visual

Óptica Everyday

Óptica es parte de la vida cotidiana. Los arco iris y espejismos son ejemplos de fenómenos ópticos. Muchas personas se benefician de anteojos o lentes de contacto , y la óptica se utilizan en muchos productos de consumo, incluyendo cámaras. Superposición de estructuras periódicas, por ejemplo, tejidos transparentes con una estructura de rejilla, produce formas conocidas como patrones de moiré. Superposición de patrones transparentes periódicas que comprende líneas o curvas produce opacas paralelas patrones de moiré línea.