Οπτική

Οπτική ονομάζεται ο κλάδος της Φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες του φωτός, ενώ επιπλέον περιγράφει και τα φαινόμενα που διέπουν την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη. Η οπτική συνήθως περιγράφει τη συμπεριφορά του ορατού, του υπέρυθρου και του υπεριώδους φωτός. Παρόλα αυτά, επειδή το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ανάλογα φαινόμενα εμφανίζουν οι ακτίνες Χ, τα μικροκύματα, τα ραδιοκύματα, όπως και άλλες μορφές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Για αυτό η οπτική μπορεί να θεωρηθεί και ως ένα υποπεδίο του ηλεκτρομαγνητισμού ενώ η πλειονότητα των οπτικών φαινομένων μπορούν να περιγραφούν από τις εξισώσεις Μάξουελ για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Επειδή όμως η ορατή αντίληψη του χώρου και της ύλης γίνεται με φακούς που βρίσκονται στα όργανα της όρασης, τους οφθαλμούς, κύριο αντικείμενο μελέτης της οπτικής είναι επίσης και τα οπτικά μέσα (κάτοπτρο, φακός, οπτική ίνα κλπ) και όργανα (κάμερα, μικροσκόπιο, τηλεσκόπιο, περισκόπιο κλπ).

 Ανάλογα με το μοντέλο που υιοθετείται για τη φύση του φωτός, μπορούμε να διαχωρίζουμε τον κλάδο της Οπτικής στους παρακάτω τομείς: Η Γεωμετρική Οπτική ασχολείται κυρίως με την περιγραφή των περισσοτέρων φαινομένων που έχουν σχέση με το φως και με τις ποσοτικές σχέσεις αυτών χωρίς να υπεισέρχεται στην ερμηνεία της φύσεως αυτών των φαινομένων. Δηλαδή θεωρεί το φως ως ένα σύνολο από φωτεινές ακτίνες που διαδίδονται σύμφωνα με την αρχή του ελαχίστου χρόνου, όπως τη διατύπωσε το 1650 ο Γάλλος μαθηματικός Πιέρ ντε Φερμά. Σύμφωνα με αυτή την αρχή όταν το φως διαδίδεται από ένα σημείο του χώρου σε ένα άλλο, ακολουθεί τη διαδρομή για την οποία απαιτείται ο ελάχιστος χρόνος. Συνέπεια της παραπάνω αρχής αποτελεί η διαπίστωση ότι μέσα σε κάθε ομοιογενές υλικό το φως ακολουθεί ευθύγραμμη πορεία διάδοσης που όμως είχε διατυπώσει πρώτος στην αρχαιότητα ο Ήρων. Φαινόμενα που ερμηνεύονται στο πλαίσιο της Γεωμετρικής Οπτικής είναι η ανάκλαση και η διάθλαση του φωτός. Η Κυματική Οπτική αντίθετα ασχολείται με τη φύση των φαινομένων που έχουν σχέση με το φως διαπραγματευόμενη τούτο ως ένα κύμα. Αποδίδει δηλαδή στο φως χαρακτηριστικά ενός κύματος, όπως είναι η συχνότητα και το μήκος κύματος. Φαινόμενα που ερμηνεύονται στο πλαίσιο της Κυματικής Οπτικής είναι η συμβολή, η πόλωση και η περίθλαση του φωτός. Ως κύμα διαπραγματεύεται το φως και ο Ηλεκτρομαγνητισμός, θεωρώντας το ως ένα είδος ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Κάτω από αυτό το πρίσμα, πολλές φορές η Οπτική αντιμετωπίζεται ως υπο-πεδίο του Ηλεκτρομαγνητισμού. Η Κβαντική Οπτική αποτελεί την εφαρμογή της Κβαντομηχανικής θεωρίας ειδικότερα στα φαινόμενα που σχετίζονται με το φως και την αλληλεπίδρασή του με την ύλη. Στο πλαίσιο της Κβαντικής Οπτικής το φως αποτελείται από σωματίδια, γνωστά και ως κβάντα φωτός ή φωτόνια. Στο πλαίσιο της κβαντικής οπτικής ερμηνεύεται και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, η εκπομπή δηλαδή ηλεκτρονίων από την επιφάνεια μετάλλων όταν σε αυτά προσπίπτει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, και τέλος Η Φυσιολογική οπτική που ασχολείται κυρίως με τη λειτουργία του οφθαλμού και τις κυριότερες βλάβες του. Φως Λέιζερ Φωτονική Οπτοηλεκτρονική Κάτοπτρα Φακοί Κβαντική οπτική Physics for scientists & engineers R.A Serway, Λ.Κ. Ρεσβάνης, Αθήνα, Σ. Αθανασόπουλος - Σ. Παπαδάμης, c1990 Πανεπιστημιακή φυσική H.D. Young, E. Αναστασάκης, Αθήνα, Παπαζήσης, c1994, {id:ISBN 9600210675} και id:9600210888 Γενική φυσική Κ.Δ. Αλεξόπουλος, Δ.Ι. Μαρίνος, Αθήνα, Ολύμπια, 1992-1995 Μαθήματα Οπτικής, Γ. Ασημέλλης, Θεσσαλονίκη 2005 ISBN 960-630-897-9 www.optics-books.gr