Значение слова ОПТИКА. Что такое ОПТИКА?
о́птика I
1. физ. раздел физики, изучающий явления и свойства света ◆ Брунеллески, если верить его биографам, оставил несколько работ: по прикладной оптике, механике и математике. А. К. Дживелегов, «Леонардо да Винчи», 1929—1934 г. (цитата из НКРЯ) ◆ На лекции по оптике Крылов разглядывал потолок. Даниил Гранин, «Иду на грозу», 1962 г. (цитата из НКРЯ)
2. собир. приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки ◆ Для приборов, работающих в инфракрасной области спектра, нужна специальная оптика — здесь не годится стекло, не пропускающее инфракрасных лучей. Е. Свердлов, В. Василевский, «Рассеянные элементы», 1965 г. // «Химия и жизнь» (цитата из НКРЯ) ◆ Оптический флюорит применяют для изготовления специальных оптических линз, прозрачных для инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. Аппаратами с такой оптикой можно фотографировать ночью и в любом тумане. В. Петров, «Драгоценные камни», 1965 г. // «Химия и жизнь» (цитата из НКРЯ)
3. разг. собир. фотогр. оптические элементы фотоаппарата (обычно об объективах) ◆ Лучше покупать оптику того же брэнда, что и камера. Юлия Смирнова, Виталий Косенюк, «Выбираем цифровую «зеркалку»», 2006 г. // «Комсомольская правда» ◆ Он просто выскочил из кокпита в чём-то не угодившей ему запасной машины в крайнем раздражении, и, явно желая сорвать на ком-то злость, грубо толкнул обеими руками попавшегося ему на пути в боксы японского фотографа (многие годы работающего на всех этапах ЧМ Формулы-1). Бедняга практически упал на асфальт и едва не разбил свою оптику. Борис Мурадов, «Гран При Европы: вперед в прошлое», 2001 г. // «Формула» (цитата из НКРЯ) ◆ Выбор нового стандарта матрицы подразумевал и разработку новой системы
4. разг. собир. автомоб. элементы системы освещения автомобиля (фары, отражатели, сигнальные фонари и т. п.) ◆ Биксеноновые фары теперь прячутся за кристально прозрачными стёклами, что вкупе с новыми отражателями делает оптику S-Klasse сверкающей даже без электричества. Дмитрий Гронский, «Ваши шесть соток», 2002 г. // «Автопилот» (цитата из НКРЯ)
5. отрасль промышленности, занимающаяся изготовлением оптических приборов ◆ Стремление использовать дальнобойность и меткость современных пушек создало целый новый отдел оптической промышленности ― военную
6. разг. учреждение, занимающееся изготовлением и подбором очков, контактных линз ◆ — На Крашенинникова есть отличная оптика, — ответил Кеша, — закажешь очки! Дарья Донцова, «Доллары царя Гороха», 2004 г. (цитата из НКРЯ) ◆ Покупайте очки только в оптиках и специализированных салонах. Наталья Тубольцева, «Выбираем очки», 2007 г. // «Комсомольская правда» (цитата из НКРЯ)
Определения по Оптике | Объединение учителей Санкт-Петербурга
АБСОЛЮТНО ЧЕРНОЕ ТЕЛО – мысленная модель тела, которое при любой температуре полностью поглощает все падающее на него электромагнитное излучение независимо от спектрального состава. Излучение А.ч.т. определяется только его абсолютной температурой и не зависит от природы вещества.
БЕЛЫЙ СВЕТ — сложноеэлектромагнитное излучение, вызывающее в глазах человека ощущение, нейтральное в цветовом отношении.
ВИДИМОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — оптическое излучение с длинами волн 380 — 770 нм, способное вызывать зрительное ощущение в глазах человека.
ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
ГОЛОГРАММА — зарегистрированная на фотопластинке интерференционная картина, образованная двумя когерентными волнами (см.когерентность): опорной волной и волной, отраженной от объекта, освещенного тем же источником света. При восстановлении Г. мы воспринимаем объемное изображение объекта.
ГОЛОГРАФИЯ — метод получения объемных изображений предметов, основанный на регистрации и последующем восстановлении фронта волны, отраженной этими предметами. Получение голограммы основано на интерференции света.
ГЮЙГЕНСА ПРИНЦИП — метод, позволяющий определить положение фронта волны в любой момент времени. Согласно г.п. все точки, через которые проходит фронт волны в момент времени t, являются источниками вторичных сферических волн, а искомое положение фронта волны в момент времени t+Dt совпадает с поверхностью, огибающей все вторичные волны. Позволяет объяснить законы отражения и преломления света.
ГЮЙГЕНСА — ФРЕНЕЛЯ — ПРИНЦИП — приближенный метод решения задач о распространении волн. Г.-Ф. п. гласит: в любой точке, находящейся вне произвольной замкнутой поверхности, охватывающей точечный источник света, световая волна, возбуждаемая этим источником, может быть представлена как результат интерференции вторичных волн, излучаемых всеми точками указанной замкнутой поверхности. Позволяет решать простейшие задачи
ДАВЛЕНИЕ СВЕТА — давление, производимое светом на освещаемую поверхность. Играет большую роль в космических процессах (образование хвостов комет, равновесие крупных звезд и т.д.).
ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ — см.изображение оптическое.
ДИАФРАГМА — устройство для ограничения или изменения светового пучка в оптической системе (напр., зрачок глаза, оправа линзы, Д. объектива фотоаппарата).
ДИСПЕРСИЯ СВЕТА — зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты света. Различают нормальную Д., при которой с увеличением частоты скорость световой волны убывает, и аномальную Д., при которой скорость волны растет. Вследствие Д.с. узкий пучок белого света, проходя сквозь призму из стекла или другого прозрачного вещества, разлагается в дисперсионный спектр, образуя на экране радужную полоску.
ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА – физический прибор, представляющий из себя совокупность большого числа параллельных штрихов одинаковой ширины, нанесенных на прозрачную или отражающую поверхность на одинаковом расстоянии один от другого. В результате
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА — совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями (напр., при прохождении через отверстия, вблизи границ непрозрачных тел и т.д.). В узком смысле под Д.с. понимают огибание светом малых препятствий, т.е. отклонение от законов геометрической оптики. Играет важную роль в работе оптических приборов, ограничивая их
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ – явление изменение частоты колебаний звуковых или электромагнитных волн, воспринимаемой наблюдателем, вследствие взаимного движения наблюдателя и источника волн. При сближении обнаруживается повышение частоты, при удалении — понижение.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЦВЕТА — цвета, которые при смешивании в определенной пропорции дают белый цвет. Напр., оранжевый и синий, зелено-желтый и фиолетовый. См. также спектр оптический, цвет.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ СВЕТ — совокупность некогерентных световых волн со всеми возможными плоскостями колебаний и с одинаковой интенсивностью колебаний в каждой из таких плоскостей. Е.с. излучают практически все природные источники света, т.к. они состоят из большого числа различно ориентированных центров излучения (атомов, молекул), испускающих световые волны, фаза и плоскость колебаний которых могут принимать все возможные значения. См. также
ЗЕРКАЛО ОПТИЧЕСКОЕ – тело с полированной или покрытой отражающим слоем (серебро, золото, алюминий и т.д.) поверхностью, на которой происходит отражение, близкое к зеркальному (см. отражение).
ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ – изображение объекта, получаемое в результате действия оптической системы (линз, зеркал) на световые лучи, испускаемые или отражаемые объектом. Различают действительное (получается на экране или сетчатке глаза при пересечении лучей, прошедших через оптическую систему) и мнимоеИ.о
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА — явление наложения двух или нескольких когерентных световых волн, линейно поляризованных в одной плоскости, при котором в пространстве происходит перераспределение энергии результирующей световой волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн. Результат И.с., наблюдаемый на экране или фотопластинке, называется интерференционной картиной. И. белого света приводит к образованию радужной картины (цвета тонких пленок и т.д.). Находит применение в голографии, при просветлении оптики и т.п.
ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение с длинами волн от 0,74 мкм до 1-2 мм. Испускается всеми телами, имеющими температуру выше абсолютного нуля (тепловое излучение).
КВАНТ СВЕТА — то же, что фотон.
КОЛЛИМАТОР — оптическая система, предназначенная для получения пучка параллельных лучей.
КОМПТОНА ЭФФЕКТ – явление рассеяния электромагнитного излучения малых длин волн (рентгеновского и гамма излучения) на свободных электронах, сопровождающееся увеличением длины волны.
ЛАЗЕР, оптический квантовый генератор — квантовый генератор электромагнитного излучения в оптическом диапазоне. Генерирует монохроматическое когерентное электромагнитное излучение, которое обладает узкой направленностью и значительной удельной мощностью. Применяется в оптической локации, для обработки твердых и тугоплавких материалов, в хирургии, спектроскопии и голографии, для нагрева плазмы. Ср. Мазер.
ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ — спектры, состоящие из отдельных узких спектральных линий. Излучаются веществами в атомарном состоянии.
ЛИНЗА оптическая — прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линзу называют тонкой, если ее толщина мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхностей. Различают собирающие (преобразующие параллельный пучок лучей в сходящийся) и рассеивающие (преобразующие параллельный пучок лучей в расходящийся) линзы. Применяются в оптических, оптико-механических, фотографических приборах.
ЛУПА — собирающая линза или система линз с небольшим фокусным расстоянием (10 — 100 мм), дает 2 — 50-кратное увеличение.
ЛУЧ – воображаемая линия, вдоль которой распространяется энергия излучения в приближении геометрической оптики, т.е. если не наблюдаются дифракционные явления.
МАЗЕР — квантовый генератор электромагнитного излучения в сантиметровом диапазоне. Характеризуется высокой монохроматичностью, когерентностью и узкой направленностью излучения. Применяется в радиосвязи, радиоастрономии, радиолокации, а также как генератор колебаний стабильной частоты. Ср. лазер.
МАЙКЕЛЬСОНА ОПЫТ — опыт, поставленный с целью измерить влияние движения Земли на значение скорости света. Отрицательный результат М.о. стал одним из экспериментальных оснований относительности теории.
МИКРОСКОП — оптический прибор для наблюдения малых объектов, невидимых невооруженным глазом. Увеличение микроскопа ограничивается дифракцией света и не превышает 1500. Ср. электронный микроскоп.
МНИМОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ — см. изображение оптическое.
МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – мысленная модель электромагнитного излучения одной определенной частоты. Строгого м.и. не существует, т.к. всякое реальное излучение ограничено во времени и охватывает некоторый интервал частот. Источники излучения близкого к м. — квантовые генераторы.
ОПТИКА — раздел физики, изучающий закономерности световых (оптических) явлений, природу света и его взаимодействия с веществом.
ОПТИЧЕСКАЯ ОСЬ — 1) ГЛАВНАЯ — прямая, на которой расположены центры преломляющих или отражающих поверхностей, образующих оптическую систему; 2) ПОБОЧНАЯ — любая прямая, проходящая через оптический центр тонкой линзы.
ОПТИЧЕСКАЯ СИЛА линзы — величина, применяемая для описания преломляющего действие линзы и обратная фокусному расстоянию. D=1/F. Измеряется в диоптриях(дптр).
ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, длины волн которого находятся в интервале от 10нм до 1 мм. К о.и. относятся инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение.
ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА – процесс возвращения световой волны при ее падении на поверхность раздела двух сред, имеющих различные показатели преломления. обратно в первоначальную среду. Благодаря о.с. мы видим тела, не излучающие свет. Различают зеркальное отражение (параллельный пучок лучей сохраняет параллельность после отражения) и диффузное отражение (параллельный пучок преобразуется в расходящийся).
ОТРАЖЕНИЕ ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ – явление, наблюдающееся при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, если угол падения больше предельного угла падения 
, где n – показатель преломления второй среды относительно первой. При этом свет полностью отражается от границы раздела сред.
ОТРАЖЕНИЯ ВОЛН ЗАКОН — луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу преломления. Закон справедлив для зеркального отражения.
ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА — уменьшение энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию вещества или энергию вторичного излучения, имеющего иной спектральный состав и иное направление распространения.
ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА — 1) АБСОЛЮТНЫЙ — величина равная отношению скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде: 
. Зависит от химического состава среды, ее состояния (температуры, давления и т.п.) и частоты света (см. дисперсия света).2) ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ — (п.п. второй среды относительно первой) величина равная отношению фазовой скорости в первой среде к фазовой скорости во второй: 
. О.п.п. равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному п.п. перовой среды 
.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА – явление, приводящее к упорядочиванию векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Чаще всего возникает при отражении и преломлении света, а также при распространении света в анизотропной среде.
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА – явление, заключающееся в изменении направления распространения света (электромагнитной волны) при переходе из одной среды в другую, отличающуюся от первой показателем преломления. Для преломления выполняется закон: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости, причем для данных двух сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Причиной преломления является различие фазовых скоростей в разных средах.
ПРИЗМА ОПТИЧЕСКАЯ — тело из прозрачного вещества, ограниченное двумя непараллельными плоскостями, на которых происходит преломление света. Применяется в оптических и спектральных приборах.
РАЗНОСТЬ ХОДА – физическая величина, равная разности оптических длин путей двух световых лучей.
РАССЕЯНИЕ СВЕТА – явление, заключающееся в отклонении распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях. Обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором изменяется направление распространения, частота и плоскость колебаний световой волны.
СВЕТ, световое излучение — видимое излучение, которое может вызвать зрительное ощущение.
СВЕТОВАЯ ВОЛНА — электромагнитная волна в диапазоне длин волн видимого излучения. Частота (набор частот) с.в. определяет цвет, энергия с.в. пропорциональна квадрату ее амплитуды.
СВЕТОВОД — канал для передачи света, имеющий размеры во много раз превышающие длину волны света. Свет в с. распространяется благодаря полному внутреннему отражению.
СКОРОСТЬ СВЕТА в вакууме (c) — одна из основных физических постоянных, равная скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. с=(299 792 458 ± 1,2)м/с. С.с. — предельная скорость распространения любых физических взаимодействий.
СПЕКТР ОПТИЧЕСКИЙ — распределение по частотам (или длинам волн) интенсивности оптического излучения некоторого тела (спектр испускания) или интенсивности поглощения света при его прохождении через вещество (спектр поглощения). Различают С.о.: линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий; полосатые, состоящие из групп (полос) близких спектральных линий ; сплошные, соответствующие излучению (испусканию) или поглощению света в широком интервале частот.
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЛИНИИ — узкие участки в спектрах оптических, соответствующие практически одной частоте (длине волны). Каждая С. л. отвечает определённомуквантовому переходу.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ — физический метод качественного и количественного анализа химического состава веществ, основанный на изучении их спектров оптических. Отличается высокой чувствительностью и применяется в химии, астрофизике, металлургии, геологической разведке и т. д. Теоретической основой С. а. является спектроскопия.
СПЕКТРОГРАФ — оптический прибор для получения и одновременной регистрации спектра излучения. Основная часть С. — оптическая призма или дифракционная решётка.
СПЕКТРОСКОП — оптический прибор для визуального наблюдения спектра излучения. Основная часть С.- оптическая призма.
СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел физики, изучающий спектры оптические с целью выяснения строения атомов, молекул, а также вещества в его различных агрегатных состояниях.
УВЕЛИЧЕНИЕ оптической системы — отношение размеров изображения, даваемого оптической системой, к истинным размерам предмета.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение с длиной волн в вакууме от 10 нм до 400 нм. Вызывают у многих веществ фотоэффект и люминесценцию. Биологически активно.
ФОКАЛЬНАЯ ПЛОСКОСТЬ — плоскость, перпендикулярная к оптической оси системы и проходящая через ее главный фокус.
ФОКУС — точка, в которой собирается прошедший через оптическую систему параллельный пучок световых лучей. Если пучок параллелен главной оптической оси системы, то Ф. лежит на этой оси и называется главным.
ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ — расстояние между оптическим центром тонкой линзы и фокусом.
ФОТОН — квант электромагнитного поля, нейтральная элементарная частица с нулевой массой покоя и спином, равным 1. Характеризуется энергией 
и импульсом
, где n — частота электромагнитного излучения, с — скорость света в вакууме, l — длина волны, h — Планка постоянная. Переносчик электромагнитного взаимодействия.
ФОТОЭЛЕМЕНТ — фотоэлектрический прибор, в котором при облучении поверхности металлического или полупроводникового электрода (фотокатода) возникает фотоэффект.
ФОТОЭФФЕКТ, фотоэлектрический эффект – явление испускания электронов веществом под действием электромагнитного излучения (внешний ф.). Наблюдается в газах, жидкостях и твердых телах. Открыт Г.Герцем и исследован А.Г.Столетовым. Основные закономерности ф. объяснены на основе квантовых представлений А.Эйнштейном.
ЦВЕТ — зрительное ощущение, вызываемое светом в соответствии с его спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого излучения.
ОПТИКА — это… Что такое ОПТИКА?
оптика — оптика, и … Русский орфографический словарь
ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… … Физическая энциклопедия
ОПТИКА — (греч. optike, от optomai вижу). Учение о свете и действии его на глаз. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ОПТИКА греч. optike, от optomai, вижу. Наука о распространении света и действии его на глаз.… … Словарь иностранных слов русского языка
оптика — и, ж. optique f. < optike наука о зрении. 1. устар. Раек (род панорамы). Мак. 1908. Иль в стекла оптики картинные места Смотрю моих усадеб. Державин Евгению. Особенность зрения, восприятия чего л. Оптика глаз моих ограничена; в потемках все… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Оптика — ОПТИКА, раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, распространения его в различных средах и взаимодействия его с веществом. Оптика изучает видимую часть спектра электромагнитных волн и примыкающие к ней ультрафиолетовую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, раздел физики, исследующий свет и его свойства. Основные аспекты включают физическую природу СВЕТА, охватывающую как волны, так и частицы (ФОТОНЫ), ОТРАЖЕНИЕ, РЕФРАКЦИЮ, ПОЛЯРИЗАЦИЮ света и его передачу через различные среды. Оптика… … Научно-технический энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, оптики, мн. нет, жен. (греч. optiko). 1. Отдел физики, наука, изучающая явления и свойства света. Теоретическая оптика. Прикладная оптика. 2. собир. Приборы и инструменты, действие которых основано на законах этой науки (спец.). Толковый… … Толковый словарь Ушакова
ОПТИКА — (от греч. optike наука о зрительных восприятиях) раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространение в различных средах и взаимодействие света c веществом. Оптика изучает широкую область спектра электромагнитных… … Большой Энциклопедический словарь
ОПТИКА — ОПТИКА, и, жен. 1. Раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществом. 2. собир. Приборы и инструменты, действие к рых основано на законах этой науки. • Волоконная оптика (спец.) раздел оптики,… … Толковый словарь Ожегова
ОПТИКА — (от греч. opsis зрение), учение о свете, составная часть физики. О. входит частью в область геофизики (атмосферная О., оптика морей и т. д.), частью в область физиологии (физиол.О.). По своему основному физ. содержанию О. разделяется на физи… … Большая медицинская энциклопедия
Оптика и ее виды
Оптика – (от греч. optike – наука о зрительных восприятиях) – раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества.
Используя представление о световых лучах как о линиях, вдоль которых распространяется энергия света, на основе электромагнитной теории света (уравнений Максвелла) удается получить простые правила поведения лучей, справедливые в предельном случае исчезающей малой длины волны.
Оптическое излучение представляет собой электромагнитные волны, и поэтому оптика – часть общего учения об электромагнитном поле.
Оптический диапазон длин волн l ограничен, с одной стороны, рентгеновскими лучами, а с другой – микроволновым диапазоном радиоизлучения. Такое ограничение условно и в значительной степени определяется общностью технических средств и методов исследования явлений в указанном диапазоне.
По традиции оптику принято подразделять на геометрическую, физическую и физиологическую.
Геометрическая оптика, не рассматривая вопрос о природе света, исходит из эмпирических законов его распространения и использует представление о световых лучах, отражающихся и преломляющихся на границах сред с разными оптическими свойствами и прямолинейных в оптически однородной среде.
Наибольшее значение геометрическая оптика имеет для расчета и конструирования оптических приборов – от очковых линз до сложных объективов и огромных астрономических инструментов.
Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с процессами испускания света, природой света и световых явлений.
Простейшие оптические явления, например возникновение теней и получение изображений в оптических приборах, могут быть поняты в рамках геометрической оптики. Для понимания более сложных явлений нужна физическая оптика. Физическая оптика позволяет установить границы применимости законов геометрической оптики. Без знания этих границ формальное применение законов геометрической оптики может привести к результатам, противоречащим опыту.
Физиологическая оптика изучает строение и функционирование всего аппарата зрения – от глаза до коры мозга; разрабатывается теория зрения, восприятия света и цвета.
Результаты физиологической оптики используются в медицине, физиологии, технике при разработке разнообразных устройств – от осветительных приборов и очков до цветного кино и телевидения.
Оптика — Википедия. Что такое Оптика
О́птика (от др.-греч. ὀπτική — оптика, 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» — фр. Traité de la lumière; 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 («Оптика» — англ. Opticks; 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 ε = h ν {\displaystyle \varepsilon =h\nu } , где частота ν {\displaystyle \nu } соответствует частоте излучённого света, а h {\displaystyle h} — постоянная Планка. Использование представлений о свете, как потоке частиц, объясняет явление фотоэффекта и закономерности теории излучения.
Характеристики света
Длина световой волны λ {\displaystyle \lambda } зависит от скорости распространения волны в среде v {\displaystyle v} и связана с нею и частотой ν {\displaystyle \nu } соотношением:
- λ = v ν = c n ν , {\displaystyle \lambda ={\frac {v}{\nu }}={\frac {c}{n\nu }},}
где n {\displaystyle n} — показатель преломления среды. В общем случае показатель преломления среды является функцией длины волны: n = n ( λ ) {\displaystyle n=n(\lambda )} . Зависимость показателя преломления от длины волны проявляется в виде явления дисперсии света.
Характеристиками света являются:
Скорость света
Универсальным понятием в физике является скорость света c {\displaystyle c} . Её значение в вакууме представляет собой не только предельную скорость распространения электромагнитных колебаний любой частоты, но и вообще предельную скорость распространения информации или любого воздействия на материальные объекты. При распространении света в различных средах фазовая скорость света v {\displaystyle v} обычно уменьшается: v = c / n {\displaystyle v=c/n} , где n {\displaystyle n} есть показатель преломления среды, характеризующий её оптические свойства и зависящий от частоты света: n = n ( ν ) {\displaystyle n=n(\nu )} . В области аномальной дисперсии света показатель преломления может быть и меньше единицы, а фазовая скорость света больше c {\displaystyle c} . Последнее утверждение не входит в противоречие с теорией относительности, поскольку передача информации с помощью света происходит не с фазовой, а, как правило, с групповой скоростью.
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
До появления квантовой оптики оптика в целом основывалась на классическом электромагнетизме. Классическая оптика делится на две главные ветви: геометрическая оптика и физическая оптика.
Геометрическая оптика
Геометрическая оптика (оптика луча) не занимается рассмотрением вопроса о природе света, а основывается лишь на эмпирических законах его распространения. Центральное понятие геометрической оптики, с помощью которого описывается распространение света, — световой луч, представляющий собой линию, вдоль которой переносится энергия света. В однородной оптической среде световые лучи представляют собой прямые линии.
Геометрическая оптика позволила успешно объяснить многие явления, наблюдающиеся при прохождении света в различных средах. К таким явлениям относятся, например, искривление лучей в земной атмосфере, образование радуг и миражей. Геометрическая оптика позволяет изучать и определять закономерности и правила построения изображений. Её методы широко используются при расчётах и конструировании разнообразных оптических приборов.
Вместе с тем в приближении геометрической оптики невозможно объяснить происхождение многих важных оптических эффектов, таких, например, как дифракция, интерференция и поляризация света.
Параксиальное приближение
Следующее упрощение в геометрической оптике — параксиальное приближение, или «приближение малых углов». Математически поведение луча становится линейным, позволяя представить оптические компоненты простыми матрицами. Применение методов Гауссовской оптики позволяет найти свойства первого порядка оптических систем.
Гауссовское распространение луча — расширение параксиальной оптики, описывающее более точную модель поведения лучей. Используя параксиальное приближение и явление дифракции, данный набор методов описывает расширение светового пучка с расстоянием и минимальный размер светового пятна, в которое может быть сосредоточен световой пучок. Тем самым эта модель является промежуточной между геометрической и физической оптикой.
История
Работы Гюйгенса «Волновая теория света», которые были написаны под влиянием фундаментальных работ Ньютона, и вошли потом в «Оптику», оказали большое влияние на современников. Действительно, будучи приверженцем теории цветов Гука, он после работ Ньютона, восхищаясь их экспериментальной стороной, но не разделяя его теоретической интерпретации, пришёл к выводу, что «явление окрашивания остаётся ещё весьма таинственным из-за трудности объяснения этого разнообразия цветов с помощью какого-либо физического механизма». Поэтому он счёл наиболее целесообразным вообще не рассматривать вопроса о цветах в своём трактате.
В своем небольшом трактате первым он рассмотрел прямолинейное распространение света, во второй части — отражение, в третьей — преломление, в четвёртой — атмосферную рефракцию, в пятой — двойное лучепреломление и в шестой — формы линз.
Неудовлетворительное объяснение прямолинейного распространения света Гюйгенс возместил блестящим объяснением с помощью своего механизма частичного отражения, преломления и полного внутреннего отражения — явлений, интерпретация которых вынудила Ньютона усложнять свою теорию, нагромождая одну теорию на другую. По существу, эти объяснения Гюйгенса и сейчас приводятся во всех учебниках. Новая теория обладала также тем преимуществом, что для объяснения преломления она в соответствии со здравым смыслом требовала меньшей скорости в более плотной среде.
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
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.
Физиологическая оптика
Физиологическая оптика — междисциплинарная наука о зрительном восприятии света. Она объединяет сведения по биофизике, биохимии и психологии зрительного восприятия.
Рентгеновская оптика
Рентгеновская оптика — отрасль прикладной оптики, изучающая процессы распространения рентгеновских лучей в средах, а также разрабатывающая элементы для рентгеновских приборов. Рентгеновская оптика в отличие от обычной рассматривает электромагнитные волны в диапазоне длин волн рентгеновского 10−4 до 100 Å (от 10−14 до 10−8 м) и гамма-излучений < 10−4 Å.
Темы, связанные с современной оптикой
Примечания
См. также
Литература
- Б. М. Яворский и А. А. Детлаф Справочник по физике. — М.: Наука, 1971.
Ссылки
Понятие термина «Оптика» – Оптоэлектронные системы
Не будем вдаваться в исторические справки и описывать деяния ученых. Просто посмотрим, что в себя включает это понятие — оптика.
Чтобы от чего-то оттолкнуться, я приведу два определения, которые в совокупности охватывают все, что можно причислить к оптике. Эти определения, а вернее будет сказать толкования, вы можете найти тут.
Я думаю, что первым стоит привести определение Ожегова.
Оптика — раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения и взаимодействия с веществом.
Кажется, что на этом можно и остановиться, но мне, как инженеру, чего-то не хватает. Может определения, которое я нашел у Ефремовой?
Оптикой называют приборы и инструменты, действие которых основано на законах Оптики.
Как видно, второе определение невозможно без первого. Теперь можно начать рассуждать том, что же собой представляет оптика.
Оптика как раздел физики
Оптика является разделом физики и изучает свет. Согласно определению Ожегова, оптика включает в себя три подраздела, каждый из которых в свою очередь состоит из множества различных дисциплин. Рассмотрение каждого подраздела – занятие бессмысленное, т.к. данное деление на разделы весьма условно. Практически все процессы, которые рассматривает оптика, затрагивают все три подраздела сразу.
Процессы излучения света
Первый подраздел оптики изучает процессы излучения света. Это важный подраздел, т.к. условия, обуславливающие эти процессы весьма разнообразны. Например, излучение света лампой накаливания происходит из-за нагрева вольфрамовой нити, хотя для лазерного излучения нагрев, вообще говоря, не желателен.
Особенности распространения света
Второй раздел оптики изучает особенности распространения света и очень часто, процессы, изучаемые в нем, так же изучаются в третьем разделе. Достаточным примером служит распространение света в стекле или жидкости. С одной стороны, световой сигнал распространяется в веществе, с другой – он при этом взаимодействует с этим веществом. В чистом виде распространение света можно рассматривать только в глубоком вакууме, где концентрация вещества или посторонних частиц бесконечно мала.
Взаимодействие света с веществами
Третий раздел изучает взаимодействие света с веществами. Свет с различными характеристиками по-разному действует на различные вещества. Для примера достаточно вспомнить солнечные батареи, которые содержат полупроводниковые пластины, вырабатывающие электрический ток при солнечном освещении или материалы, которые изменяют свой цвет в зависимости от того под каким углом падают на них световые лучи.
Оптика – это приборы и инструменты
Действительно, зачастую оптикой называют те или иные оптические устройства и приспособления. Автомобилист назовет оптикой отражатель или светодиодную линзу своего автомобиля. На сленге любителей охоты и военных оптикой называют оружейные оптические прицелы. Работники, кладущие оптоволоконные линии связи, тоже могут похвастаться, что кладут оптику. Нельзя сказать, что этот список можно продолжать бесконечно, но хочется отметить, что со временем он становиться длиннее – все-таки оптика в своей научной ипостаси не стоит на месте.
Post Views: 973
Похожее
Что такое оптика
В обыденной речи слово «свет» мы используем в самых разных значениях: свет мой, солнышко, скажи; ученье – свет, а неученье – тьма. В физике этот термин имеет более определённое значение. Свет или видимое излучение – это электромагнитные волны, вызывающие у человека зрительные ощущения. Такой способностью обладают волны только с определёнными частотами: 4·1014 – 8·1014 Гц (см. § 11-е). Однако, например, пчёлы способны видеть ультрафиолет из диапазона 8·1014 – 300·1014 Гц. А специальные приборы «ночного видения» воспринимают окружающий мир благодаря его инфракрасному излучению с частотой менее 4·1014 Гц.
Три названных вида излучения обладают многими схожими свойствами. Поэтому видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения объединяют общим названием оптические излучения, а раздел физики, занимающийся их изучением, называют оптикой.
По способу происхождения излучения все источники света разделяют на тепловые и люминесцентные. Тепловые источники имеют высокую температуру. Например, всякое тело, нагретое выше 500 °С, испускает свет красного цвета, выше 1000 °С – жёлтого, выше 1500 °С – белого. Взгляните на фото – по цвету расплавленной стали можно определить её температуру.
В отличие от тепловых, люминесцентные источники света имеют невысокую температуру, например, дисплей мобильного телефона, экран телевизора, насекомые-светлячки, а также специальные твёрдые и жидкие вещества (см. фото). Причины, по которым перечисленные тела испускают «холодный свет», будут обсуждаться нами в следующей теме «Введение в квантовую физику» (см. § 15-в).
Обычно источники испускают свет одновременно во всех направлениях, как, например, свеча или лампа. Но если её закрыть непрозрачным корпусом с отверстием, то свет будет распространяться в виде светового пучка, расширяющегося по мере удаления от источника. Например, на фотографии справа вы видите пучок света от шахтёрского фонаря.
Строго говоря, пучки света невидимы. Однако на обеих фотографиях на этой странице мы явственно «их» различаем. Почему? Дело в том, что воздух в комнате, а, тем более, в шахте, всегда содержит мелкие частицы влаги и пыли. Ярко освещённые, они сливаются в полупрозрачную пелену: желтоватую – если свет жёлтый, розовую – если свет красный и голубую – если свет синий. Если на пучок посмотреть вблизи, то можно разглядеть отдельные пылинки, а промежутки между ними будут тёмными.
Как вы думаете, оказывают ли влияние друг на друга пересекающиеся пучки света? Чтобы ответить на вопрос, проделаем опыт. Возьмём два проектора, расположив их так, чтобы световые пучки пересекались. Вы видите, что синие лучи правого проектора проходят сквозь красные лучи левого, однако это не приводит к искажениям на экране: ни по цвету, ни по очертаниям проецируемых объектов.
Итак, закон независимости распространения света утверждает, что световые пучки, пересекаясь, не влияют друг на друга. Этот закон справедлив для световых пучков небольшой интенсивности (к ним относятся свет большинства окружающих нас источников). Пучки света, например, от мощных лазеров промышленного или научного назначения, могут оказывать влияние друг на друга: для них закон независимости распространения света не всегда будет справедливым.
Определение