cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Operacija "Cincar"
Rezultat
Zauzeto je područje ukupne površine 400 km2, Vojska Republike Srpske odbačena je dalje od planine Cincar, otvorena je cesta Bugojno – Livno, oslobođen je veći dio strateški važnog Kupreškog polja te sam Kupres i okolna sela. Velik uspjeh operacije bila je i koordinacija Armije Republike Bosne i Hercegovine i HVO-a, čime se pokazalo da bi njihova daljnja saradnja promijenila stratešku situaciju u ratu u Bosni i Hercegovini.
Mikrotehnika
Mikrotehnika je skup tehnika korištenih od zamisli do proizvodnje stvari malih dimenzija. Mikrotehnika obuhvata aparate i mašine koje primaju, prerađuju i vraćaju natrag informaciju. Ona se tiče slijedećih proizvoda kao i aktivnosti :
Razmjer mikrotehnike počinje od mikrometra (µm, ili 10-6 metara) te završava na milimetru.
Tehnologija koja se bavi sa uređajima na nižoj skali se naziva nanotehnologija a na skali iznad Mehanika.
Optika
mini|desno|250px|Između ostalog, optika proučava i [[disperzija (optika)|disperziju svjetlosti.]] Optika je grana fizike koja proučava ponašanje i osobine svjetlosti, uključujući njene interakcije s materijom, a bavi se i konstrukcijom instrumenata koji se koriste svjetlošću ili je otkrivaju. Obično opisuje ponašanje vidljive, ultraljubičaste i infracrvene svjetlosti. Zbog toga što je svjetlost elektromagnetni talas, ostali oblici elektromagnetnog zračenja, kao što su rendgensko i mikrotalasno zračenje i radiotalasi, ispoljavaju slične osobine.
Neki fenomeni zavise od činjenice da svjetlost istovremeno ima osobine talasa i osobine čestice. Objašnjenje za ove efekte zahtijeva upotrebu kvantne mehanike. Kad se posmatraju čestične osobine svjetlosti, svjetlost se predstavlja kao zbir čestica zvanih "fotoni". Kvantna optika bavi se primjenom kvantne mehanike u optičkim sistemima.
Optika kao nauka relevantna je za mnoge povezane discipline, uključujući astronomiju, razna polja inženjerstva, fotografiju i medicinu (naročito oftalmologiju i optometriju). Optika je našla praktičnu primjenu u raznim vrstama tehnologije i svakodnevnim predmetima, uključujući ogledala, leće, teleskope, mikroskope, lasere i optička vlakna.
Historija
mini|desno|Nimrudova leća Počeci optike jesu leće koje su izradili stari Egipćani i Mezopotamci. Najranije poznate leće, napravljene od poliranog kristala, često kvarca, datiraju iz 700. p. n. e. i poznate su kao asirske leće, kakva je i Nimrudova. Stari Rimljani i Grci ispunjavali su staklene kugle vodom da bi napravili leće. Ovaj praktični razvoj pratio je i razvoj teorija o svjetlosti i vidu od strane starih grčkih i indijskih filozofa, kao i razvoj geometrijske optike u grčko-rimskom svijetu. Sama riječ optika potječe od starogrčke riječi ὀπτική (optikē), što znači "pojava, izgled".
U grčkoj filozofiji prevladavale su dvije suprotstavljene teorije o optici vezane za to kako funkcionira čulo vida: "intromisijska" i "emisijska". Prema prvoj, vid dolazi od predmeta koji otpuštaju svoje kopije (zvane eidole), koje oko hvata. Uz mnoge propagatore, uključujući Demokrita, Epikura, Aristotela i njihove sljedbenike, izgleda da ova teorija ima nekog dodira s modernim teorijama o tome šta je zapravo vid, ali ostala je samo špekulacija bez ikakvog eksperimentalnog utemeljenja.
Platon je prvi jasno uobličio emisijsku teoriju, ideju po kojoj se vizualna percepcija ostvaruje zahvaljujući zrakama koje emitiraju oči. U djelu Timaj također je komentirao parnost obrnutih likova u ogledalima. Nekih 100 godina kasnije Euklid je napisao traktat Optika, u kojem je vid povezao sa geometrijom, ustanovivši tako geometrijsku optiku. Svoj rad zasnovao je na Platonovoj emisijskoj teoriji. Opisao je matematička pravila perspektive i kvalitativno opisao efekte refrakcije iako je doveo u pitanje tvrdnju da snop svjetlosti iz oka može trenutno osvijetliti zvijezde svaki put kad neko trepne. U svom traktatu Optika Ptolemej zastupa ekstramisijsko-intromisijsku teoriju vida: zrake (ili protok) iz oka formiraju kupu, čiji je vrh u unutrašnjosti oka, a njena baza definira vidno polje. Zrake su bile osjetljive i prenosile su informacije o udaljenosti i orijentaciji površina nazad do posmatračevog razuma. On je rekapitulirao većinu Euklidovog rada i otišao dalje od njega opisavši način mjerenja ugla refrakcije iako nije uspio uočiti empirijsku vezu između njega i upadnog ugla.
mini|upright|[[Alhazen (Ibnul-Hejsem), "otac optike" ]] mini|desno|upright|Reprodukcija stranice [[Ibn-Sehlovog rukopisa koja pokazuje njegovo znanje o zakonu refrakcije.]] Tokom srednjeg vijeka grčke ideje o optici obnovili su i proširili autori iz tadašnjeg muslimanskog svijeta. Jedan od najranijih bio je El-Kindi (oko 801–873), koji je pisao na osnovu euklidskih i aristotelovskih ideja o optici, favorizirajući emisijsku teoriju zato što je (po njegovom mišljenju) mogla bolje objasniti optičke pojave. Godine 984. perzijski matematičar Ibn-Sehl napisao je traktat O gorućim ogledalima i lećama, ispravno opisavši zakon refrakcije ekvivalentan Snellovom zakonu. Koristio se ovim zakonom da izračuna optimalne oblike leća i sfernih ogledala. Početkom 11. stoljeća Alhazen (Ibnul-Hejsem) napisao je Knjigu o optici (Kitabul-menazir), u kojoj je istraživao refleksiju i refrakciju i predložio novi sistem za objašnjavanje vida i svjetlosti, zasnovan na posmatranju i eksperimentu. Odbacio je emisijsku teoriju iz ptolemejske optike i umjesto nje predložio ideju da se svjetlost pravolinijski odbija u svim smjerovima od svih vidljivih tačaka datog objekta i zatim ulazi u oko iako nije mogao objasniti kako oko hvata zrake. Alhazenovo djelo bilo je uglavnom zanemareno u arapskom svijetu, ali je anonimno prevedeno na latinski oko 1200. godine, a dodatno ga je proširio poljski monah Witelo, učinivši ga standardnim udžbenikom optike u Evropi u narednih 400 godina.
U 13. stoljeću u Evropi engleski biskup Robert Grosseteste pisao je o mnogim naučnim temama raspravljajući o svjetlosti iz četiri perspektive: epistemologija svjetlosti, metafizika ili kosmogonija svjetlosti, etiologija ili fizika svjetlosti i teologija svjetlosti, zasnivajući to na Aristotelovim djelima i platonizmu. Grossetesteov najpoznatiji učenik, Roger Bacon, napisao je radove u kojima je citirao širok raspon nedavno prevedenih djela iz filozofije i optike, uključujući djela Alhazena, Aristotela, Avicene, Ibn-Rušda, Euklida, El-Kindija, Ptolemeja, Tideja i Konstantina Afrikanca. Bacon je bio u mogućnosti koristiti dijelove staklenih sfera kao lupe da pokaže da se svjetlost odbija od objekata umjesto da je objekti emitiraju.
Prve naočale izumljene su u Italiji oko 1286. Ovo je bio početak optičke industrije struganja i poliranja leća za ove "naočale", najprije u Veneciji i Firenci u 13. stoljeću, a kasnije u centrima za proizvodnju naočala u Holandiji i Njemačkoj. Proizvođači naočala napravili su poboljšane vrste leća za korekciju vida zasnovane više na empirijskom znanju stečenom posmatranjem efekata leća nego na korištenju proste optičke teorije tog vremena (koja uglavnom nije mogla adekvatno objasniti čak ni to kako naočale funkcioniraju). Ovaj praktični razvoj, majstorstvo i eksperimentiranje lećama direktno su doveli do izuma složenog optičkog mikroskopa oko 1595. i refraktorskog teleskopa 1608. u centrima za proizvodnju naočala u Holandiji.
Početkom 17. stoljeća Johannes Kepler u svojim je radovima proširio poglede na geometrijsku optiku, osvrnuvši se na leće, odbijanje svjetlosti od ravnih i sfernih ogledala, način rada stenopeičnih kamera, upravljanje zakona obrnutih kvadrata jačinom svjetlosti i optička objašnjenja astronomskih pojava kao što su pomračenje Mjeseca i Sunca i astronomska paralaksa. Također je uspio utvrditi ulogu mrežnjače kao organa koji zapravo bilježi slike i konačno naučno kvantificirati efekte različitih vrsta leća koje su proizvođači naočala posmatrali prethodnih 300 godina. Nakon izuma teleskopa Kepler je postavio teorijsku osnovu za način na koji teleskopi rade i opisao poboljšanu verziju, poznatu kao Keplerov teleskop, koristeći se dvjema konveksnim lećama da dobije veće uvećanje.
mini|desno|upright|Naslovna stranica prvog izdanja Newtonove Optike Optička teorija unaprijeđena je sredinom 17. stoljeća traktatima filozofa Renéa Descartesa, u kojima su objašnjene razne optičke pojave, uključujući refleksiju i refrakciju, s pretpostavkom da svjetlost emitiraju objekti koji je proizvode. Ova tvrdnja značajno se razlikovala od starogrčke emisijske teorije. Krajem 1660-ih i početkom 1670-ih Isaac Newton proširio je Descartesove ideje i postavio korpuskularnu teoriju svjetlosti, poznatu po tome što je odredila da je bijela svjetlost mješavina boja koja se može razložiti na sastavne dijelove pomoću prizme. Godine 1690. Christiaan Huygens predložio je talasnu teoriju svjetlosti, zasnovanu na sugestijama Roberta Hookea iz 1664. Sam Hooke javno je kritizirao Newtonove teorije o svjetlosti i prepirka među njima trajala je do Hookeove smrti. Godine 1704. Newton je objavio Optiku i, u to vrijeme, djelomično zbog njegovog uspjeha u drugim oblastima fizike, općenito je smatran pobjednikom u debati o prirodi svjetlosti.
NGC 25
NGC 25 (također poznat kao ESO 149-19 i PGC 706) je eliptična galaksija koja je udaljena oko 435 miliona sg od Zemlje i nalazi se u sazviježđu Feniks. Najveći prečnik je 1,40 (177 hiljada sg) a najmanji 0,8 uglovnih minuta (101 hiljada sg). Prvo otkriće je napravio John Frederick William Herschel 28. oktobra 1834. godine.
Optika
Historija
Njutnovska optika bila je općenito prihvaćena do početka 19. stoljeća, kad su Thomas Young i Augustin-Jean Fresnel izveli eksperimente o interferenciji svjetlosti koji su potvrdili njenu talasnu prirodu. Youngov poznati eksperiment sa dva procjepa pokazao je da svjetlost slijedi zakon superpozicije, što je karakteristika talasa, koju Newtonova korpuskularna teorija nije predvidjela. Ovaj rad doveo je do teorije difrakcije i otvorio čitavo područje proučavanja u fizikalnoj optici. Talasna optika uspješno je ujedinjena s Maxwellovom elektromagnetnom teorijom u 1860-ima.
NGC 25
Najbliži NGC/IC objekti
Sljedeći spisak sadrži deset najbližih NGC/IC objekata.
Optika
Historija
Sljedeći razvoj u optičkoj teoriji desio se 1899, kad je Max Planck ispravno modelirao zračenje crnog tijela pretpostavivši da se razmjena energije između svjetlosti i materije dešava jedino u diskretnim količinama, koje je nazvao kvantovima. Godine 1905. Albert Einstein objavio je teoriju o fotoelektričnom efektu, koja je čvrsto uspostavila kvantizaciju same svjetlosti. Godine 1913. Niels Bohr pokazao je da atomi mogu emitirati samo diskretne količine energije, objasnivši tako diskretne linije viđene u emisijskom spektru i apsorpcijskim spektrima. Razumijevanje interakcije između svjetlosti i materije, koje je rezultiralo iz ovih razvoja, ne samo da je formiralo osnovu kvantne optike nego je bilo i ključno za razvoj kvantne mehanike kao cjeline. Krajnji vrhunac, teorija kvantne elektrodinamike, objašnjava sve optičke i elektromagnetne procese općenito kao rezultat razmjene stvarnih i virtualnih fotona.
Kvantna optika dobila je praktičnu važnost otkrićem masera 1953. i lasera 1960. Prateći rad Paula Diraca u oblasti kvantne teorije polja, George Sudarshan, Roy J. Glauber i Leonard Mandel primijenili su kvantnu teoriju na elektromagnetno polje u 1950-ima i 1960-ima da dođu do detaljnijeg razumijevanja fotodetekcije i statistike svjetlosti.
Klasična optika
Dijeli se na dvije glavne grane: geometrijsku optiku (ili optiku zrâkā) i fizikalnu (ili talasnu) optiku. U geometrijskoj optici za svjetlost se smatra da se kreće pravolinijski, dok se u fizikalnoj smatra da je svjetlost elektromagnetni talas.
Geometrijska optika može se smatrati približnim predstavljanjem fizikalne optike koje se primjenjuje kad je talasna dužina korištene svjetlosti mnogo manja od veličine optičkih elemenata u sistemu koji se modelira.
Geometrijska optika
mini|250px|desno|Geometrija refleksije i refrakcije svjetlosnih zraka Geometrijska optika ili optika zrâkā opisuje širenje svjetlosti kao "zraka" koje se kreću pravolinijski i čije su putanje određene zakonima refleksije i refrakcije na prijelaznim površinama između različitih sredina. Ovi zakoni otkriveni su empirijski i potječu najranije iz 984 i korišteni su u dizajnu optičkih komponenti i instrumenata otad, pa do današnjih dana. Oni se mogu sažeti na sljedeći način:
kad zraka svjetlosti naiđe na granicu između dvije providne sredine, biva podijeljena na odbijenu i prelomljenu zraku.
gdje je
n
konstanta za bilo koje dvije sredine i bilo koju boju svjetlosti. Ako je prva sredina zrak ili vakuum,
je indeks prelamanja druge sredine.
Zakoni refleksije i refrakcije mogu se izvesti iz Fermatovog principa, koji kaže da je putanja kojom se zraka svjetlosti kreće između dvije tačke ona koja se može preći za najmanje vremena.
Aproksimacija
Geometrijska optika često se uprošćuje upotrebom paraksijalne aproksimacije ili "aproksimacije malog ugla". Matematičko ponašanje tada postaje linearno, omogućujući da se optičke komponente i sistemi opišu prostim matricama. Ovo dovodi do tehnika zvanih Gaußova optika i paraksijalno praćenje zraka, koje se koriste za otkrivanje osnovnih osobina optičkih sistema, kao što su približna slika i položaj objekata i uvećavanja.
Refleksija
okvir|Dijagram ogledalne refleksije Refleksija se može podijeliti na dva tipa: ogledalnu i difuznu refleksiju. Ogledalna opisuje sjajnost površina kao što su ogledala, koja reflektiraju svjetlost na jednostavan i predvidljiv način. Ovo omogućuje produkciju reflektiranih slika koje se mogu povezati sa stvarnim (realnim) ili ekstrapoliranim (virtualnim) lokacijama u prostoru. Difuzna refleksija opisuje materijale koji nemaju sjaj, kao što su papir ili kamen. Refleksije od ovih površina mogu se opisati jedino statistički, gdje tačna distribucija reflektirane svjetlosti zavisi od mikroskopske strukture materijala. Mnogi difuzni reflektori opisuju se ili mogu biti približno predstavljeni Lambertovim zakonom, koji opisuje površine koje imaju jednaku luminanciju (sjajnost, svjetljivost) gledano iz bilo kojeg ugla. Sjajne površine mogu dati i ogledalnu i difuznu refleksiju.
Kod ravnih ogledala zakon refleksije implicira da su slike objekata uspravne i na jednakom udaljenosti iza ogledala kao objekti koji su ispred ogledala. Veličina slike ista je kao veličina objekta. Ovaj zakon također implicira da su ogledalne slike parno invertirane (obrnuto preslikane), što mi percipiramo kao inverziju lijevo-desno. Slike dobijene refleksijom od dvaju (ili bilo kojeg parnog broja) ogledala nisu obrnuto preslikane. Ugaoni reflektori retroreflektiraju svjetlost, proizvodeći reflektirane zrake koje se kreću nazad u smjeru iz kojeg su došle upadne zrake.
Ogledala sa zakrivljenim površinama mogu se modelirati praćenjem zrake i korištenjem zakona refleksije u svakoj tački date površine. Kod ogledala s paraboličnim površinama paralelne upadne zrake proizvode reflektirane zrake, koje se stapaju u jednoj tački, poznatoj kao fokus (žarište, žiža). Druge zakrivljene površine također mogu sabrati zrake svjetlosti u jednu tačku, ali uz aberacije (odstupanja) usljed toga što divergirajūćī oblik uzrokuje da fokus bude raspršen u prostoru. Specifično, sferna ogledala ispoljavaju sfernu aberaciju. Sferna ogledala mogu formirati slike s uvećanjem većim ili manjim od 1, a uvećanje može biti i negativno, što ukazuje na to da je slika obrnuta. Uspravna slika formirana refleksijom u ogledalu uvijek je virtualna, dok je obrnuta slika realna i može se projicirati na ekran.
Refrakcija
Indeks prelamanja neke sredine povezan je sa brzinom svjetlosti (
v
) u toj sredini na sljedeći način: gdje je
c
brzina svjetlosti u vakuumu.
Snellov zakon može se koristiti za predviđanje skretanja svjetlosnih zraka pri njihovom prolasku kroz linearnu sredinu sve dok su indeksi prelamanja i geometrija te sredine poznati. Naprimjer, širenje svjetlosti kroz prizmu rezultira skretanjem svjetlosne zrake u zavisnosti od oblika i orijentacije te prizme. Kod većine materijala indeks prelamanja varira u zavisnosti od frekvencije svjetlosti. Uzevši ovo u obzir, Snellov zakon može se koristiti da se predvidi kako će prizma raspršiti svjetlost u spektar. Otkriće ove pojave kad svjetlost prolazi kroz prizmu pripisuje se Isaacu Newtonu.
Neke sredine imaju indeks prelamanja koji se postepeno mijenja s pozicijom, pa su stoga svjetlosne zrake u ovim sredinama zakrivljene. Ovaj efekt odgovoran je za viđenje miraža u vrućim danima: promjena u indeksu prelamanja zraka s visinom uzrokuje prelamanje svjetlosnih zraka, stvarajući ogledalnu refleksiju u daljini (kao na površini bazena s vodom). Optički materijali s promjenjivim indeksom prelamanja zovu se GRIN-materijali. Takvi materijali koriste se u gradijentnoj optici.
Za svjetlosne zrake koje se kreću iz materijala s visokim u materijal s niskim indeksom prelamanja Snellov zakon predviđa da \theta_2 ne postoji kad je \theta_1 velik. U ovom slučaju ne dešava se nikakav prijenos; sva svjetlost biva reflektirana. Ova pojava zove se potpuna unutrašnja refleksija i ona omogućuje tehnologiju optičkih vlakana. Kako se svjetlost kreće optičkim vlaknom, dolazi do potpune unutrašnje refleksije, zahvaljujući čemu nema gubitka ni najmanje njene količine cijelom dužinom kabela.
Leće
360px|mini|Dijagram praćenja zrake za sabirnu leću Naprava koja proizvodi sabiranje ili rasipanje svjetlosnih zraka usljed refrakcije poznata je kao leća ili sočivo. Leće karakterizira njihova žarišna dužina: sabirna leća ima pozitivnu žarišnu dužinu, a rasipna negativnu. Manja žarišna dužina ukazuje na to da leća ima jači sabirni ili rasipni efekt. Žarišna dužina obične leće na zraku određuje se lećarovom jednačinom.
Praćenje zrake može se koristiti da se pokaže kako leća formira sliku. Za tanku leću na zraku lokacija slike određuje se jednostavnom jednačinom
gdje je S_1 udaljenost objekta od leće, S_2 udaljenost od leće do slike, a f žarišna dužina leće. Prema pravilima za označavanje predznacima korištenim ovdje, udaljenosti objekta i slike pozitivne su ako su objekt i slika na suprotnim stranama leće.
360px|mini Sabirna leća sakuplja dolazeće paralelne zrake u tačku koja je od leće udaljena jednu žarišnu dužinu sa suprotne strane leće. Ovo se naziva stražnjom žarišnom tačkom leće. Zrake od objekta na određenoj udaljenosti sabiraju se na rastojanju većem od žarišne dužine; što je objekt bliže leći, to je slika dalje od nje.
Kod rasipnih leća dolazeće paralelne zrake rasijavaju se nakon prolaska kroz leću na takav način da izgleda kao da su potekle iz tačke koja je jednu žarišnu dužinu ispred leće. Ovo je prednja žarišna tačka leće. Zrake od objekta na određenoj udaljenosti povezane su s virtualnom slikom koja je bliže leći nego žarišna tačka i na istoj strani leće kao i objekt. Što je objekt bliže leći, to joj je bliže i virtualna slika. Kao i kod ogledala, uspravne slike koje proizvede jedna leća virtualne su, dok su obrnute slike realne.
Leće su podložne aberacijama, koje izobličuju slike. Monohromatske aberacije dešavaju se zato što geometrija leće ne usmjerava savršeno zrake od svake tačke objekta do pojedine tačke na slici, dok do hromatskih aberacija dolazi zbog toga što se indeks prelamanja leće mijenja s talasnom dužinom svjetlosti. mini|none|450px|Slike crnih slova u tankoj ispupčenoj leći žarišne dužine f prikazane su crvenom bojom. Odabrane zrake prikazane su za slova E, I i K plavom, zelenom i narančastom bojom (tim redom). Uočite da E (na udaljenosti 2f) ima realnu i obrnutu sliku jednake veličine, I (na udaljenosti f) ima sliku u beskonačnosti, a K (na udaljenosti f/2) ima dvostruko veću, virtualnu i uspravnu sliku.
Talasna optika
U talasnoj ili fizikalnoj optici za svjetlost se smatra da se širi kao talas. Ovaj model predviđa pojave kao što su interferencija i difrakcija, koje nisu objašnjene u geometrijskoj optici. Brzina svjetlosnih talasa u zraku iznosi približno 3×108 m/s (tačno 299.792,458 m/s u vakuumu). Talasna dužina vidljivih svjetlosnih talasa varira između 400 i 700 nm, ali naziv "svjetlost" često se primjenjuje i na infracrveno (0,7–300 μm) i ultraljubičasto zračenje (10–400 nm).
Talasni model može se upotrijebiti za predviđanja o tome kako će se optički sistem ponašati bez zahtijevanja objašnjenja šta je "talasanje" u kojoj sredini. Do sredine 19. stoljeća većina fizičara vjerovala je u "eteričnu" sredinu u kojoj se svjetlost širi. Postojanje elektromagnetnih talasa predviđeno je 1865. Maxwellovim jednačinama. Ovi talasi šire se brzinom svjetlosti i imaju promjenjivo električno i magnetno polje, koja su ortogonalna jedno na drugo i također se kreću u smjeru širenja talasa. Svjetlosni talasi danas se općenito tretiraju kao elektromagnetni talasi osim kad u razmatranje moraju biti uzeti kvantnomehanički efekti.
Modeliranje i dizajn optičkih sistema pomoću talasne optike
Mnoge pojednostavljene aproksimacije dostupne su za analiziranje i dizajniranje optičkih sistema. Većina njih koristi jednu skalarnu veličinu da predstavi električno polje svjetlosnog talasa umjesto modela s vektorom s ortogonalnim električnim i magnetnim vektorima.
Huygens–Fresnelova jednačina jedan je takav model. Nju je empirijski izveo Fresnel 1815. na osnovu Huygensove pretpostavke da svaka tačka na talasnom frontu generira sekundarni sferni talasni front, što je Fresnel kombinirao s principom superpozicije talasa. Kirchhoffova jednačina za difrakciju, koja se izvodi pomoću Maxwellovih jednačina, postavlja Huygens-Fresnelovu jednačinu na čvršće fizičke osnove. Primjeri primjene Huygens–Fresnelovog principa mogu se naći u odjeljcima o difrakciji i Fraunhoferovoj difrakciji.
Složeniji modeli, uključujući modeliranje i električnih i magnetnih polja svjetlosnog talasa, potrebni su kad se radi o detaljnijoj interakciji svjetlosti s materijalima gdje ta interakcija zavisi od njihovih električnih i magnetnih svojstava. Naprimjer, svjetlosni talas ponaša se na jedan način u interakciji s metalnim površinama, a sasvim drugačije u interakciji sa dielektričnim materijalom. Za modeliranje polarizirane svjetlosti također se mora koristiti vektorski model.
Tehnike numeričkog modeliranja kao što su metoda finitnog elementa, metoda graničnog elementa i metoda matrice transmisijskih linija mogu se koristiti za modeliranje širenja svjetlosti u sistemima koji se ne mogu riješiti analitički. Takvi modeli računski su zahtjevni i obično se koriste jedino za rješavanje malih problema koji zahtijevaju preciznost veću od one koja se može postići analitičkim rješenjima.
Svi rezultati iz geometrijske optike mogu se dobiti pomoću tehnika Fourierove optike, koja primjenjuje mnoge od istih matematičkih i analitičkih tehnika korištenih u akustičnom inženjerstvu i obradi signala.
Superpozicija i interferencija
U odsustvu nelinearnih efekata princip superpozicije može se koristiti za predviđanje oblika uzajamno djelujućih talasa pomoću jednostavnog dodavanja njihovih faza. Ova interakcija talasa kojom se proizvodi neki uzorak općenito se naziva "interferencija" i može rezultirati raznovrsnim ishodima. Ako su dva talasa iste talasne dužine i frekvencije u fazi, onda su i njihovi vrhovi i njihove udoline poravnani u jednoj liniji. Ovo rezultira konstruktivnom interferencijom i povećanjem u amplitudi talasa, što je kod svjetlosti povezano s osvjetljavanjem oblika talasa na toj lokaciji. Alternativno, ako su dva talasa iste talasne dužine i frekvencije van faze, onda će vrhovi talasa biti poravnani u jednoj liniji s njihovim udolinama i obrnuto. Ovo rezultira destruktivnom interferencijom i smanjenjem u amplitudi talasa, što je kod svjetlosti povezano sa zatamnjenjem oblika talasa na toj lokaciji. Ispod je data ilustracija ovog efekta. mini|desno|300px|Kad se prolije ulje ili gorivo, formiraju se raznobojni uzorci usljed interferencije tankih slojeva. Budući da Huygens–Fresnelov princip tvrdi da je svaka tačka talasnog fronta povezana s nastankom novog talasa, moguće je da talasni front interferira sa samim sobom konstruktivno ili destruktivno na različitim lokacijama proizvodeći svijetle i tamne šare u pravilnim i predvidljivim uzorcima. Interferometrija je nauka koja se bavi mjerenjem ovih uzoraka, obično kao sredstvo za precizno određivanje udaljenosti ili ugaonih rezolucija. Michelsonov interferometar bio je poznati instrument koji je koristio efekte interferencije da precizno izmjeri brzinu svjetlosti. Pojava tankih slojeva i prevlaka direktno je pogođena efektima interferencije. Antireflektivne prevlake koriste destruktivnu interferenciju da smanje reflektivnost površina na koje se primjenjuju i mogu se upotrijebiti da se minimiziraju blještanje i neželjene refleksije. Najjednostavniji slučaj jest sloj čija je debljina jednaka četvrtini talasne dužine upadne svjetlosti. Talas reflektiran od vrha sloja i talas reflektiran od granične površine sloja/materijala nalaze se tačno 180° van faze, uzrokujući destruktivnu interferenciju. Ovi su talasi van faze za tačno i jedino jednu talasnu dužinu, koja obično biva odabrana tako da bude blizu centra vidljivog spektra (oko 550 nm). Složeniji dizajni koji koriste višestruke slojeve mogu postići nisku reflektivnost na širokom pojasu ili ekstremno nisku reflektivnost na jednoj talasnoj dužini.
Konstruktivna interferencija u tankim slojevima može proizvesti snažnu refleksiju svjetlosti u rasponu talasnih dužina, koji može biti uzak ili širok, u zavisnosti od dizajna prevlake. Ovi slojevi koriste se za proizvodnju dielektričnih ogledala, filtera za interferenciju, vrućih ogledala i filtera za razdvajanje boja u kamerama za televiziju u boji. Ovaj efekt interferencije također stvara uzorke duginih boja viđene u mrljama od ulja ili nafte.
Difrakcija i optička rezolucija
Difrakcija je proces pri kojem se svjetlosna interferencija najčešće posmatra. Ovaj efekt prvi je opisao Francesco Maria Grimaldi 1665. On je osmislio i sam termin prema latinskom glagolu diffringere ("raspasti se na dijelove"). Kasnije u tom stoljeću Robert Hooke i Isaac Newton također su opisali pojavu danas poznatu kao difrakcija u Newtonovim prstenovima, dok je James Gregory zabilježio svoja zapažanja o difrakcijskim uzorcima na ptičijim perima.
Prvi talasnooptički model difrakcije koji se oslanjao na Huygens–Fresnelov princip razvio je 1803. Thomas Young u svojim interferencijskim eksperimentima s interferencijskim shemama dobijenim na dvama uskim otvorima na malom međusobnom rastojanju. Young je pokazao da se njegovi rezultati mogu objasniti jedino ako se ovi uski otvori ponašaju kao dva jedinstvena izvora talasa, a ne kao izvori čestica. Godine 1815. i 1818. Augustin-Jean Fresnel čvrsto je matematički objasnio kako interferencija talasa može biti odgovorna za difrakciju.
Najjednostavniji fizički modeli difrakcije koriste jednačine koje opisuju ugaono odvajanje svijetlih i tamnih šara zbog svjetlosti specifične talasne dužine (λ). Općenito, jednačina ima oblik
gdje je d razdvajanje između izvora dvaju talasnih frontova (u slučaju Youngovih eksperimenata to su bila dva uska otvora), \theta je ugaono razdvajanje između centralne šare i šare m-tog reda, gdje je centralni maksimum m = 0.
Ova jednačina malo je modificirana kako bi uzela u obzir razne situacije, kao što su difrakcija kroz jedan otvor, difrakcija kroz više otvora ili difrakcija kroz difrakcijsku rešetku koja sadrži velik broj otvora na jednakim razmacima. Kompliciraniji modeli difrakcije zahtijevaju rad s matematikom Fresnelove ili Fraunhoferove difrakcije.
Rendgenska difrakcija iskorištava činjenicu da atomi u kristalu imaju jednak razmak na rastojanjima koja su u redu 1 ongstrema. Da bi se vidjele difrakcijske sheme, rendgenske zrake s talasnim dužinama sličnim tom rastojanju puštaju se da prođu kroz kristal. Budući da su kristali trodimenzionalni objekti, a ne dvodimenzionalne rešetke, povezane difrakcijske sheme variraju u dva smjera u skladu sa Braggovom refleksijom, pri čemu se povezane svijetle tačke pojavljuju u jedinstvenim shemama, a d je dvaput veće od razmaka između atoma.
gdje je θ ugaona rezolucija, λ talasna dužina svjetlosti, a D prečnik otvora blende. Ako je ugaono razdvajanje dviju tačaka značajno manje od ugaonog poluprečnika Airyjevog diska, onda se te dvije tačke ne mogu razlikovati na slici, ali ako je njihovo ugaono razdvajanje mnogo veće, formiraju se jasne slike ovih dviju tačaka i one se stoga mogu razdijeliti. Rayleigh je definirao donekle proizvoljni "Rayleighov kriterij" da se za dvije tačke čije je ugaono razdvajanje jednako poluprečniku Airyjevog diska (mjereno do prve nule, tj. do prvog mjesta gdje se ne vidi nikakva svjetlost) može smatrati da su razdijeljene. Može se vidjeti da je rezolucija kvalitetnija što je veći prečnik leće ili otvora blende. Interferometrija, sa svojom sposobnošću da oponaša ekstremno velike large aperture baseline, omogućuje najveću moguću ugaonu rezoluciju.
Kod astronomskog slikanja atmosfera sprečava postizanje optimalne rezolucije u vidljivom spektru usljed atmosferskog rasijanja i raspršivanja (disperzije) koji uzrokuju da zvijezde svjetlucaju. Astronomi za ovaj efekt koriste termin kvalitet astronomske vidljivosti. Tehnike poznate kao adaptivna optika korištene su da se eliminira atmosfersko kvarenje slika i postignu rezultati koji se približavaju difrakcijskom ograničenju.
Raspršivanje i rasijanje
mini|desno|Konceptualna animacija raspršivanja svjetlosti kroz prizmu. Svjetlost visoke frekvencije (plava) najviše je zakrivljena, a svjetlost niske frekvencije (crvena) najmanje.
Refraktivni procesi odvijaju se u granicama talasne optike, gdje je talasna dužina svjetlosti slična ostalim rastojanjima, kao jedan vid rasijanja. Najjednostavniji tip rasijanja jest Thomsonovo rasijanje, koje se dešava kad se elektromagnetni talasi zakrive usljed djelovanja pojedinih čestica. U granicama Thomsonovog rasijanja, u kojem je talasna priroda svjetlosti očita, svjetlost se raspršuje nezavisno od frekvencije, za razliku od Comptonovog rasijanja, koje je zavisno od frekvencije i strogo kvantnomehanički proces, a uključuje čestičnu prirodu svjetlosti. U statističkom smislu, elastično rasijanje svjetlosti djelovanjem brojnih čestica mnogo manjih od talasne dužine svjetlosti jest proces poznat kao Rayleighovo rasijanje, dok je sličan proces rasijanja djelovanje čestica koje su slične talasnoj dužini ili veće od nje poznat kao Mieovo rasijanje, čiji je najčešće primijećen rezultat Tyndallov efekt. Manja količina rasijanja svjetlosti od atoma ili molekula može proći kroz Ramanovo rasijanje, u kojem se frekvencija mijenja usljed uzbuđenosti atoma i molekula. Brillouinovo rasijanje dešava se kad se frekvencija svjetlosti mijenja zbog lokalnih promjena u vremenu i kretanju gustih materijala.
Do raspršivanje (disperzije) dolazi kad različite frekvencije svjetlosti imaju različite fazne brzine, bilo zbog svojstava materijala (materijalno raspršivanje), bilo zbog geometrije svjetlovoda (svjetlovodno raspršivanje). Najpoznatiji oblik raspršivanja jest smanjenje indeksa prelamanja s povećanjem talasne dužine, koje je vidljivo kod većine prozirnih materijala. Ovo se naziva "normalnim raspršivanjem". Dešava se u svim dielektričnim materijalima u rasponima talasnih dužina pri kojima materijal ne upija svjetlost. U rasponima talasnih dužina pri kojima sredina ima značajno upijanje svjetlosti indeks prelamanja može porasti s talasnom dužinom. Ovo se naziva "anomalnim raspršivanjem".
Razdvajanje boja pomoću prizme primjer je normalnog raspršivanja. Na površinama prizme Snellov zakon predviđa da će upadna svjetlost pod uglom θ na normalu biti prelomljena pod uglom arcsin(sin (θ)/n). Prema tome, plava svjetlost, koja ima veći indeks prelamanja, zakrivljuje se više od crvene svjetlosti, što rezultira dobro poznatim uzorkom duginih boja.
frame|Raspršivanje: dvije sinusoide koje se šire različitim brzinama tvore pokretnu shemu interferencije. Crvena tačka kreće se [[fazna brzina|faznom brzinom, a zelene tačke kreću se grupnom brzinom. U ovom slučaju fazna brzina dvostruko je veća od grupne. Crvena tačka prestiže dvije zelene kad se kreće slijeva nadesno na ovoj slici. Ustvari, pojedinačni talasi (koji se kreću faznom brzinom) bježe od jata talasa (koje se kreće grupnom brzinom).]]
Materijalno raspršivanje često je karakterizirano Abbeovim brojem, koji daje jednostavnu mjeru raspršivanja zasnovanu na indeksu prelamanja pri trima specifičnim talasnim dužinama. Svjetlovodno raspršivanje zavisi od konstante širenja. Obje vrste raspršivanja uzrokuju promjene u grupnim karakteristikama talasa, tj. onim karakteristikama jata talasa koje se mijenjaju pri istoj frekvenciji kao amplituda elektromagnetnog talasa. "Grupnobrzinsko raspršivanje" manifestira se kao širenje signalne "omotnice" zračenja i može se kvantificirati pomoću parametra kašnjenja grupnog raspršivanja:
gdje je v_g grupna brzina. Za jednoličnu sredinu grupna brzina jest
gdje je n indeks prelamanja, a c brzina svjetlosti u vakuumu. Ovo daje jednostavniji oblik parametra kašnjenja raspršivanja:
Ako je D manje od nule, kaže se da sredina ima pozitivno ili normalno raspršivanje. Ako je D veće od nule, sredina ima negativno raspršivanje. Ako se svjetlosni puls kreće kroz sredinu s normalnim raspršivanjem, rezultat je da komponente s višom frekvencijom usporavaju više nego komponente s nižom frekvencijom. Puls stoga postaje pozitivno frekvencijski moduliran i frekvencija mu se povisuje s protokom vremena. Ovo uzrokuje da se spektar koji izlazi iz prizme pojavljuje u takvom stanju da je crvena svjetlost najmanje, a plava/ljubičasta svjetlost najviše prelomljena. Obrnuto, ako se puls kreće kroz sredinu s anomalnim (negativnim) raspršivanjem, komponente s višom frekvencijom kreću se brže od onih s nižom frekvencijom, pa puls postaje negativno frekvencijski moduliran i frekvencija mu se snižava s protokom vremena.
Rezultat grupnobrzinskog raspršivanja, bio negativan ili pozitivan, jest konačno vremensko širenje pulsa. Ovo čini upravljanje raspršivanjem izuzetno važnim u optičkim komunikacijskim sistemima zasnovanim na optičkim vlaknima s obzirom na to da, ako je raspršivanje preveliko, grupa pulsova koji nose informaciju raširit će se s protokom vremena i spojiti, što izvlačenje signala čini nemogućim.
Polarizacija
Polarizacija je opće svojstvo talasa koje opisuje orijentaciju njihovih oscilacija. Kod transverzalnih talasa, kakvi su mnogi elektromagnetni, opisuje orijentaciju oscilacija u ravni okomitoj na smjer kretanja talasa. Oscilacije mogu biti orijentirane u jednom smjeru (linearna polarizacija) ili se smjer oscilacija može rotirati dok se talas kreće (kružna ili eliptična polarizacija). Kružno polarizirani talasi mogu rotirati udesno ili ulijevo u smjeru kretanja, a to koja je od ove dvije rotacije prisutna u talasu zove se talasna hiralnost.
Tipičan način za razmatranje polarizacije jest praćenje orijentacije vektora električnog polja za vrijeme kretanja elektromagnetnog talasa. Vektor električnog polja ravnog talasa može se proizvoljno podijeliti na dvije okomite komponente označene x i y (dok z označuje smjer kretanja). Oblik koji vektor električnog polja iscrtava u ravni x-y jest Lissajousova slika koja opisuje stanje polarizacije. Sljedeće slike pokazuju neke primjere evolucije vektora električnog polja (plava boja), s protokom vremena (okomite ose), u određenoj tački u prostoru, uzduž njegovih komponenti x i y (crvena/lijevo i zelena/desno) i putanju koju vektor iscrtava u ravni (purpurna): ista evolucija desila bi se kad bi se električno polje posmatralo u određenom vremenu dok se tačka kreće u prostoru u smjeru suprotnom od njenog kretanja.
center|Dijagram linearne polarizacije Linearna polarizacija center|Dijagram kružne polarizacije Kružna polarizacija center|Dijagram eliptične polarizacije Eliptična polarizacija
Na slici lijevo komponente x i y nalaze se u fazi. U ovom slučaju omjer njihovih snaga konstantan je, pa je i smjer električnog vektora (vektorski zbir ovih dviju komponenti) konstantan. Budući da vrh vektora ispisuje jednu liniju u ravni, ovaj specijalni slučaj naziva se linearna polarizacija. Smjer ove linije zavisi od relativnih amplituda dviju komponenti.
Na slici u sredini dvije ortogonalne komponente imaju iste amplitude i van faze su 90°. U ovom slučaju jedna komponenta jest nula, a druga ima maksimalnu ili minimalnu amplitudu. Postoje dva moguća odnosa faza koja ispunjavaju ovaj zahtjev: komponenta x može biti 90° ispred komponente y ili 90° iza nje. U ovom specijalnom slučaju električni vektor ispisuje kružnicu u ravni, pa se ova polarizacija zove kružna. Smjer rotacije u krugu zavisi od toga koji je od dva odnosa faza prisutan, pa postoje kružna polarizacija udesno i kružna polarizacija ulijevo.
U svim ostalim slučajevima, kad ove dvije komponente nemaju iste amplitude i/ili njihova fazna razlika nije nula ili broj pomnožen sa 90°, polarizacija se naziva eliptičnom zato što električni vektor ispisuje elipsu u ravni (polarizacijsku elipsu). Ovo je prikazano na slici desno. Detaljne matematičke kalkulacije polarizacije rade se pomoću Jonesovog računa i karakteriziraju ih Stokesovi parametri.
Mijenjanje polarizacije
Sredine koje imaju različite indekse prelamanja za različite etape u polarizaciji nazivaju se dvolomnima. Dobro poznate manifestacije ovog efekta pojavljuju se u optičkim talasnim pločama (linearne etape) i Faradayevoj i optičkoj rotaciji (kružne etape). Ako je dužina putanje u dvolomnoj sredini dovoljna, ravni talasi izaći će iz materijala sa značajno drugačijim smjerom kretanja usljed refrakcije. Naprimjer, ovo je slučaj s makroskopskim kristalima kalcita, koji gledaocu pružaju dvije različite, ortogonalno polarizirane slike onoga što se gleda kroz njih. Upravo je ovaj efekt omogućio otkriće polarizacije od strane Rasmusa Bartholina 1669. Osim toga, promjena faze, a samim tim i polarizacijskog stanja, obično zavisi od frekvencije, koja, u kombinaciji sa dihroizmom, često stvara svijetle boje i efekte dúge. U mineralogiji, takva svojstva, poznata kao pleohroizam, često se iskorištavaju u svrhu identificiranja minerala pomoću polarizacijskih mikroskopa. Također, mnoge vrste plastike koje normalno nisu dvolomne postat će takve kad se izlože mehaničkom naponu, pojavi koja je osnova za fotoelastičnost. Nedvolomne metode, za rotiranje linearne polarizacije svjetlosnih snopova, uključuju upotrebu prizmatskih polarizacijskih rotatora, koji koriste potpunu unutrašnju refleksiju u setu prizmi dizajniranih za efikasan kolinearni prijenos.
desno|mini|350px|Polarizator mijenja orijentaciju linearno polarizirane svjetlosti. Na ovoj slici θ1 – θ0 = θi. Sredine koje smanjuju amplitudu izvjesnih etapa polarizacije nazivaju se dihroičnima, s uređajima koji blokiraju gotovo sve zračenje u jednoj etapi, poznatima kao polarizirajući filteri ili jednostavno "polarizatori". Malusov zakon, koji je nazvan po Étienne-Louisu Malusu, kaže da, kad se savršeni polarizator postavi u linearno polariziran svjetlosni snop, jačina svjetlosti (I) koja prolazi kroz filter dobije se pomoću formule
gdje je
U praksi, dio svjetlosti izgubi se u polarizatoru, a stvarni prijenos nepolarizirane svjetlosti bit će nešto niži od ovoga, oko 38% kod polaroidnih tipova polarizatora, ali značajno viši (>49,9%) kod nekih dvolomnih tipova prizmi.
Pored dvolomnosti i dihroizma u proširenim sredinama, efekti polarizacije također se mogu desiti na (reflektivnoj) graničnoj površini između dva materijala različitih indeksa prelamanja. Ovi efekti razmatraju se pomoću Fresnelovih jednačina. Jedan dio talasa se prenosi, dok drugi dio biva reflektiran, a omjer zavisi od upadnog ugla i ugla refrakcije. Na ovaj način u talasnu optiku uvodi se Brewsterov ugao. Kad se svjetlost reflektira od tankog sloja na neku površinu, interferencija između reflektiranih zraka od površinâ ovog sloja može proizvesti polarizaciju u reflektiranoj i prenesenoj svjetlosti.
Prirodna svjetlost
desno|mini|400px|Efekti [[Fotografski filter#Polarizator|polarizirajućeg filtera na nebu na fotografiji. Slika lijevo snimljena je bez polarizatora. Na slici desno filter je podešen da eliminira izvjesne polarizacije rasijane plave svjetlosti s neba.]] Većina izvora elektromagnetnog zračenja sadrži velik broj atoma ili molekula koji emitiraju svjetlost. Orijentacija električnih polja koja ovi emiteri proizvode može ne biti u korelaciji i u tom slučaju za svjetlost se kaže da je nepolarizirana. Ako postoji djelomična korelacija između emitera, svjetlost je djelomično polarizirana. Ako je polarizacija postojana širom spektra izvora, djelomično polarizirana svjetlost može se opisati kao superpozicija potpuno nepolarizirane komponente i potpuno polarizirane. Svjetlost bi onda mogla biti opisana u pogledu stepena polarizacije i parametara polarizacijske elipse.
Savremena optika
Obuhvata područja optičke nauke i inženjerstva, koja su postala popularna u 20. stoljeću. Ova područja optičke nauke obično se odnose na elektromagnetna ili kvantna svojstva svjetlosti, ali uključuju i druge teme. Glavna podoblast savremene optike, kvantna optika, bavi se kvantnomehaničkim svojstvima svjetlosti. Ona nije samo teoretska; neki moderni uređaji, kao što su laseri, imaju princip rada koji zavisi od kvantne mehanike. Detektori svjetlosti, kao što su fotomultiplikatori i elektromultiplikatori, reagiraju na pojedinačne fotone. Elektroničke fotomatrice, poput CCD-senzora, ispoljavaju statički šum koji odgovara statistici pojedinačnih fotonskih događaja. Svijetleće diode i fotonaponske ćelije, također, ne mogu se objasniti bez kvantne mehanike. U proučavanju ovih uređaja kvantna optika često se preklapa s kvantnom elektronikom.
Specijalistička područja optičkih istraživanja uključuju proučavanje toga kako svjetlost međusobno djeluje sa specifičnim materijalima u smislu kristalooptike ili metamaterijala. Druga istraživanja fokusiraju se na fenomenologiju elektromagnetnih talasa u smislu singularne, neslikovne, nelinearne i statističke optike, te radiometrije. Osim toga, računarski inženjeri zainteresirali su se za integriranu optiku, mašinski vid i fotonsko računanje kao moguće komponente "sljedeće generacije" računara.
Danas se nauka koja se bavi samo optičkim pojavama zove optička nauka ili optička fizika kako bi se razlikovala od primijenjenih optičkih nauka, koje se zajednički nazivaju optičko inženjerstvo. Među istaknute podoblasti optičkog inženjerstva spadaju osvjetljivačko inženjerstvo, fotonika i optoelektronika, s praktičnim primjenama kao što su dizajn leća, izrada i testiranje optičkih komponenti i obrada slike. Nekā se od ovih polja preklapaju, s nejasnim granicama između predmetnih termina koji imaju nešto malo drugačije značenje u različitim dijelovima svijeta i različitim granama industrije. Profesionalna zajednica istraživača u nelinearnoj optici razvila se u posljednjih nekoliko decenija zahvaljujući napretku u laserskoj tehnologiji.
Laseri
mini|Eksperimenti poput ovog s visokoenergetskim [[laserima dio su istraživanja iz savremene optike.]] Laser je uređaj koji emitira svjetlost (elektromagnetno zračenje) u procesu zvanom stimulirana emisija. Naziv laser jest akronim za Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Pojačanje svjetlosti pomoću stimulirane emisije zračenja). Laserska svjetlost obično je prostorno koherentna, što znači da se svjetlost emitira u uskom, niskodivergentnom snopu ili se može konvertirati u takav snop pomoću optičkih komponenti kao što su leće. Zbog toga što je mikrotalasni ekvivalent lasera, maser, razvijen prvi, uređaji koji emitiraju mikrotalase i radiofrekvencije obično se nazivaju maserima.
mini|lijevo|[[Vrlo veliki teleskop|VLT-ova laserski vođena zvijezda ]]
Prvi laser demonstrirao je 16. maja 1960. Theodore Maiman u Istraživačkim laboratorijama Hughes. Kad su tek izumljeni, nazvani su "rješenjem koje traži problem". Otad su laseri postali industrija vrijedna više milijardi dolara, pronašavši hiljade raznovrsnih primjena. Prva primjena lasera vidljiva u svakodnevnom životu bio je čitač barkodova u supermarketima, koji je u upotrebu uveden 1974. LaserDisc-plejer, uveden u upotrebu 1978, bio je prvi uspješan potrošački proizvod koji je sadržavao laser, ali je CD-plejer bio prvi uređaj opremljen laserom koji je postao zaista uobičajen u domovima potrošača, počevši od 1982. Ovi uređaji za optičko pohranjivanje podataka koriste poluprovodnički laser širine manje od milimetra za skeniranje površine diska za preuzimanje podataka. Prijenos informacija optičkim kabelom oslanja se na lasere za prenošenje velikih količina informacija brzinom svjetlosti. U ostale uobičajene primjene lasera spadaju laserski printeri i laserski pokazivači. Laseri se koriste u medicini u područjima kao što su beskrvna hirurgija, laserska operacija oka i laserska mikrodisekcija. U vojne primjene spadaju sistemi protivraketne odbrane, elektro-optičke protivmjere (EOCM) i lidar. Laseri se također koriste u hologramima, laserskoj grafici, laserskim svjetlosnim šouima i laserskoj depilaciji.
Kapica–Diracov efekt
Ovaj efekt uzrokuje difrakciju snopova čestica kad naiđu na statični svjetlosni talas. Svjetlost se može koristiti za pozicioniranje materije pomoću raznih pojava (vidi članak Optička pinceta).
Primjene
Optika je dio svakodnevnog života. Sveprisutnost vidnih sistema u biologiji ukazuje na centralnu ulogu koju optika ima kao nauka o jednome od pet čula. Mnogi ljudi imaju koristi od naočala ili kontaktnih leća, a optika je sastavni dio funkcioniranja mnogih potrošačkih proizvoda, uključujući kamere. Duge i miraži primjeri su optičkih pojava. Optička komunikacija pruža glavni oslonac i za internet i za savremenu telefoniju.
Ljudsko oko
300px|mini|desno|Model ljudskog oka. U ovom članku spomenuti su: 3. [[cilijarni mišić, 6. zjenica, 8. rožnjača, 10. leća, 22. vidni živac, 26. jamica i 30. mrežnjača.]]
Ljudsko oko funkcionira tako što fokusira svjetlost na sloj fotoreceptorskih ćelija zvan mrežnjača, koja čini unutrašnju "podstavu" stražnjeg dijela oka. Fokusiranje se postiže pomoću niza prozirnih sredina. Svjetlost koja ulazi u oko prvo prolazi kroz rožnjaču, koja oku daje većinu njegove optičke moći. Svjetlost zatim nastavlja kroz tečnost odmah iza rožnjače – prednju očnu komoru, potom prolazi kroz zjenicu, pa kroz leću, koja dalje fokusira svjetlost i omogućuje podešavanje žarišta. Svjetlost zatim prolazi kroz glavnu tečnost u oku – staklasto tijelo – i dolazi do mrežnjače. Ćelije u mrežnjači oblažu pozadinu oka, osim mjesta na kojem izlazi vidni živac; posljedica ovoga jest slijepa mrlja.
Postoje dva tipa fotoreceptora, štapići i čepići, koji su osjetljivi na različite aspekte svjetlosti. Štapići su osjetljivi na jačinu svjetlosti u širokom rasponu frekvencija, pa su stoga odgovorni za skotopski vid (crno-bijelo). Njih nema u jamici, dijelu mrežnjače odgovornom za centralni vid, i nisu tako osjetljivi na prostorne i vremenske promjene u svjetlosti kao čepići. Međutim, u mrežnjači ima 20 puta više štapića nego čepića zato što su štapići raspoređeni po većem području, pa su zbog toga odgovorni za periferni vid.