Optique

Table des Opticks, 1728 Cyclopaedia

Optique (apparition de ὀπτική ou regarder dans le grec ancien ) est une branche de la physique qui décrit le comportement et les propriétés de la lumière et de l'interaction de la lumière avec la matière . Optique explique phénomènes optiques.

Le domaine de l'optique décrit habituellement le comportement des visible, , et infrarouge ultraviolet de la lumière; Mais parce que la lumière est une onde électromagnétique , des phénomènes analogues se produisent dans rayons X, un micro-ondes radioélectriques ondes, et d'autres formes de rayonnement électromagnétique . Optique peuvent donc être considérées comme un sous-domaine de l'électromagnétisme . Des phénomènes optiques dépendent de la la nature quantique de la lumière concernant certains domaines de l'optique à la mécanique quantique . Dans la pratique, la grande majorité des phénomènes optiques peut être comptabilisée selon la description électromagnétique de la lumière, tel que décrit par les équations de Maxwell .

Le domaine de l'optique a ses propre identité, les sociétés et les conférences. Les aspects de la science pure du champ sont souvent appelés la science optique ou la physique optique. Sciences appliquées optiques sont souvent appelés ingénierie optique. Applications du génie optique spécifiquement liés à systèmes d'éclairage sont appelés ingénierie d'éclairage. Chacune de ces disciplines tend à être tout à fait différente dans ses applications, les compétences techniques, la concentration et affiliations professionnelles. Innovations les plus récentes en ingénierie optique sont souvent classés comme photonique ou optoélectronique. Les frontières entre ces domaines et "optique" sont souvent peu clairs, et les termes sont utilisés différemment dans différentes parties du monde et dans différents domaines de l'industrie.

En raison de la large application de la science de la «lumière» aux applications du monde réel, les domaines de la science optique et génie optique ont tendance à être très interdisciplinaire. La science optique est une partie de nombreuses disciplines connexes, y compris le génie électrique, la physique, la psychologie, la médecine (en particulier ophtalmologie et optométrie), et d'autres. En outre, la description la plus complète du comportement optique, comme on le sait à la physique, est inutilement compliqué pour la plupart des problèmes, afin notamment modèles simplifiés sont utilisés. Ces modèles décrivent adéquatement limités sous-ensembles de phénomènes optiques tout en ignorant le comportement hors de propos et / ou indétectable au système d'intérêt.

Optique classique

Avant optique quantique est devenue importante, l'optique se composaient principalement de l'application de l'électromagnétisme classique et son approximations à haute fréquence à la lumière. Optique classique se divise en deux branches principales: l'optique géométrique et optique physique.

Optique géométrique ou optique géométrique, décrit la lumière en termes de propagation " rayons ". Rays sont pliés à la interface entre deux milieux différents, et peut être courbée dans un le milieu dans lequel indice de réfraction est une fonction de la position. Le "rayon" dans l'optique géométrique est une objet abstrait qui est perpendiculaire à la fronts d'onde des ondes optiques réels. L'optique géométrique fournit des règles pour la propagation de ces rayons à travers un système optique, ce qui indique la façon dont le front d'onde réelle se propager. Notez que ce est une simplification importante de l'optique, et ne tient pas compte de nombreux effets optiques importants tels que diffraction et polarisation.

Optique géométrique est souvent simplifiées encore plus loin en faisant de la approximation paraxiale, ou "petite approximation d'angle." Le comportement mathématique devient alors linéaire, permettant aux composants et systèmes optiques pour être décrits par des matrices simples. Cela conduit à des techniques de Optique gaussienne et raytracing paraxiale, qui sont utilisés pour trouver le bien immobilier de premier ordre de systèmes optiques, tels que l'image approximative et la position des objets et des grossissements. Propagation du faisceau gaussien est une extension de l'optique paraxiaux qui fournit un modèle plus précis de rayonnement cohérent comme laser poutres. Tout en utilisant l'approximation paraxiale, cette technique explique en partie diffraction, permettant des calculs précis de la vitesse à laquelle un faisceau laser se développe avec la distance, et la taille minimale à laquelle le faisceau peut être focalisé. Propagation du faisceau gaussien comble ainsi le fossé entre l'optique géométrique et physique.

Optique physique ou l'optique d'onde se appuie sur Le principe de Huygen et modèles la propagation des fronts d'ondes complexes grâce à des systèmes optiques, y compris à la fois le amplitude et la phase de l'onde. Cette technique, qui est habituellement appliqué numériquement sur un ordinateur, peut rendre compte de diffraction, interférence et des effets de polarisation, ainsi que aberrations et d'autres effets complexes. Approximations sont encore généralement utilisées, cependant, si ce ne est pas un modèle de théorie de l'onde électromagnétique complet de la propagation de la lumière. Un tel modèle serait complète (à l'heure actuelle) Soyez exigeant trop de calculs pour être utile pour la plupart des problèmes, même si certains problèmes à petite échelle peuvent être analysées à l'aide de modèles complets d'onde.

Des sujets liés à l'optique classiques

Animation conceptuelle de la lumière dispersion dans un prisme.

• Aberrations
• Cohésion
• Diffraction
• Dispersion
• Distorsion
• Fabrication et tests (composants optiques)
• Le principe de Fermat
• optique de Fourier
• Optique à gradient d'indice
• Interférométrie
• Conception optique
• Résolution optique
• Polarisation
• Ray (optique)
• Ray traçage
• Réflexion
• Réfraction
• Diffusion
• Vague

• Optique géométrique de:
  • Objectifs
  • Miroirs
  • Instruments optiques
  • Prismes

Optique moderne

Optique moderne englobe les domaines de la science et de l'ingénierie optique qui est devenu populaire au 20ème siècle. Ces domaines de la science optique sont généralement liées aux propriétés électromagnétiques ou quantiques de la lumière, mais ne comprennent d'autres sujets.

Des sujets liés à l'optique moderne

• L'optique adaptative
• Dichroïsme circulaire
• Système optique de cristal
• Optique diffractive
• Fibre optique
• Guide d'onde (optique)
• Holographie
• Optique intégrée
• Calcul Jones
• Lasers
• Lens flare
• Microlentille
• Optique non-imagerie
• Optique non linéaire
• La reconnaissance de motif optique
• Processeurs optiques
• Vortex optique
• Photométrie
• Photonics
• Optique quantique
• Radiométrie
• Optique statistique
• Optiques à couche mince
• Optique des rayons X

D'autres champs optiques

• Nombre d'Abbe
• la science de la couleur
• Traitement de l'image
• Théorie de l'information
• Éclairage
• La vision industrielle
• Communication optique
• Ordinateurs optiques
• Stockage de données optique
• Rétroaction optique
• Pattern recognition
• Photographie (science de la)
• Transfert de chaleur rayonnante
• La physique thermique
• Système visuel

L'optique de tous les jours

Optique fait partie de la vie quotidienne. Rainbows et mirages sont des exemples de phénomènes optiques. Beaucoup de gens bénéficient de lunettes ou de lentilles de contact , et l'optique sont utilisés dans de nombreux produits de consommation, y compris caméras. La superposition des structures périodiques, par exemple des tissus transparents avec une structure de grille, produit des formes connues que moirés. Superposition de motifs transparents périodiques comprenant des lignes courbes ou produit des parallèles opaques motifs ligne de moiré.