Optika

Optika (serapan dari ) adalah cabang fisika yang menggambarkan perilaku dan sifat cahaya dan interaksi cahaya dengan materi. Optika menerangkan dan diwarnai oleh gejala optis. Kata optik berasal dari bahasa Latin , yang berarti tampilan.

Bidang optika biasanya menggambarkan sifat cahaya tampak, inframerah dan ultraviolet; tetapi karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik, gejala yang sama juga terjadi di sinar-X, gelombang mikro, gelombang radio, dan bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan juga gejala serupa seperti pada sorotan partikel muatan (charged beam). Optik secara umum dapat dianggap sebagai bagian dari keelektromagnetan. Beberapa gejala optis bergantung pada sifat kuantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika kuantum. Dalam praktiknya, kebanyakan dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya, seperti yang dijelaskan oleh persamaan Maxwell.

Bidang optika memiliki identitas, masyarakat, dan konferensinya sendiri. Aspek keilmuannya sering disebut ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut rekayasa optik. Aplikasi dari rekayasa optik yang terkait khusus dengan sistem iluminasi (iluminasi) disebut rekayasa pencahayaan. Setiap disiplin cenderung sedikit berbeda dalam aplikasi, keterampilan teknis, fokus, dan afiliasi profesionalnya. Inovasi lebih baru dalam rekayasa optik sering dikategorikan sebagai fotonika atau optoelektronika. Batas-batas antara bidang ini dan "optik" sering tidak jelas, dan istilah yang digunakan berbeda di berbagai belahan dunia dan dalam berbagai bidang industri.

Karena aplikasi yang luas dari ilmu "cahaya" untuk aplikasi dunia nyata, bidang ilmu optika dan rekayasa optik cenderung sangat lintas disiplin. Ilmu optika merupakan bagian dari berbagai disiplin terkait termasuk elektro, fisika, psikologi, kedokteran (khususnya optalmologi dan optometri), dan lain-lain. Selain itu, penjelasan yang paling lengkap tentang perilaku optis, seperti dijelaskan dalam fisika, tidak selalu rumit untuk kebanyakan masalah, jadi model sederhana dapat digunakan. Model sederhana ini cukup untuk menjelaskan sebagian gejala optis serta mengabaikan perilaku yang tidak relevan dan / atau tidak terdeteksi pada suatu sistem.

Di ruang bebas suatu gelombang berjalan pada kecepatan c =  meter/detik. Ketika memasuki medium tertentu (dielectric atau nonconducting) gelombang berjalan dengan suatu kecepatan v, yang mana adalah karakteristik dari bahan dan kurang dari besarnya kecepatan cahaya itu sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya di medium adalah indeks bias n bahan sebagai berikut: n =

Optika klasik 

Sebelum optika kuantum menjadi penting, asarnya terdiri dari aplikasi elektromagnetik klasik dan pendekatan frekuensi tinggi untuk cahaya. Optik klasik terbagi menjadi dua cabang utama: optika geometris dan optika fisis.

Optika Geometris 

Optika geometris, atau optika sinar, menjelaskan propagasi cahaya dalam bentuk "sinar". Sinar dibelokkan di antarmuka antara dua medium yang berbeda, dan dapat berbentuk kurva di dalam medium yang mana indeks-refraksinya merupakan fungsi dari posisi. "Sinar" dalam optik geometris merupakan objek abstrak, atau "instrumen", yang sejajar dengan muka gelombang dari gelombang optis sebenarnya. Optik geometris menyediakan aturan untuk penyebaran sinar ini melalui sistem optis, yang menunjukkan bagaimana sebenarnya muka gelombang akan menyebar. Ini adalah penyederhanaan optik yang signifikan, dan gagal untuk memperhitungkan banyak efek optis penting seperti difraksi dan polarisasi. Namun hal ini merupakan pendekatan yang baik, jika panjang gelombang cahaya tersebut sangat kecil dibandingkan dengan ukuran struktur yang berinteraksi dengannya. Optik geometris dapat digunakan untuk menjelaskan aspek geometris dari penggambaran cahaya (imaging), termasuk aberasi optis.

Optika geometris sering disederhanakan lebih lanjut oleh pendekatan paraksial, atau "pendekatan sudut kecil." Perilaku matematika yang kemudian menjadi linear, memungkinkan komponen dan sistem optis dijelaskan dalam bentuk matrik sederhana. Ini mengarah kepada teknik optik Gauss dan penelusuran sinar paraksial, yang digunakan untui order pertama dari sistem optis, misalnya memperkirakan posisi dan magnifikasi dari gambar dan objek. Propagasi sorotan Gauss merupakan perluasan dari optik paraksial yang menyediakan model lebih akurat dari radiasi koheren seperti sorotan laser. Walaupun masih menggunakan pendekatan paraksial, teknik ini memperhitungkan difraksi, dan memungkinkan perhitungan pembesaran sinar laser yang sebanding dengan jarak, serta ukuran minimum sorotan yang dapat terfokus. Propagasi sorotan Gauss menjembatani kesenjangan antara optik geometris dan fisik.

Optika Fisis 

Optika fisis atau optika gelombang membentuk prinsip Huygens dan memodelkan propagasi dari muka gelombang kompleks melalui sistem optis, termasuk amplitudo dan fase dari gelombang. Teknik ini, yang biasanya diterapkan secara numerik pada komputer, dapat menghitung efek difraksi, interferensi, polarisasi, serta efek kompleks lain. Akan tetapi pada umumnya aproksimasi masih digunakan, sehingga tidak secara lengkap memodelkan teori gelombang elektromagnetik dari propagasi cahaya. Model lengkap tersebut jauh lebih menuntut komputasi, akan tetapi dapat digunakan untuk memecahkan permasalahan kecil yang memerlukan pemecahan lebih akurat.

Topik yang berkaitan dengan optik klasik 

 Bilangan Abbe
 Aberasi
 Cahaya
 Difraksi
 Difraksi kisi-kisi
 Dispersi
 Distorsi
 Fabrikasi dan pengujian (komponen optis)
 Hukum Snellius
 Koherensi
 Persamaan Fresnel
 Prinsip Fermat
 Prinsip Huygens
 Optik Fourier
 Optik geometris dari:
 Lensa
 Cermin
 Instrumen optis
 Prisma

 Optik indeks gradasi
 Sejarah optik
 Interferometri
 Desain lensa optis
 Resolusi optis
 Fotografi (ilmu)
 Polarisasi
 Sinar
 Penelusuran sinar
 Pemantulan
 Pembiasan
 Penyebaran
 Spektrum
 Gelombang

Optika modern 
Optika modern meliputi bidang ilmu dan rekayasa optik yang menjadi terkenal pada abad ke 20. Bidang-bidang ilmu optik ini biasanya berhubungan dengan elektromagnetik atau sifat kuantum dari cahaya tetapi tidak termasuk topik lain.

Topik yang berkaitan dengan optik modern 

 Optik adaptif
 Dikroisme lingkar
 Optik kristal
 Optik difraksi
 Optik serat
 Panduan gelombang
 Holografi
 Optik terpadu

 Kalkulus Jones
 Laser
 Suar lensa
 Lensa mikro
 Optik non-imaging
 Optik taklinear
 Pengenalan citra optis
 Prosesor optis

 Pusaran optis
 Fotometri
 Fotonika
 Optik kuantum
 Radiometri
 Optik statistik
 Optik lapisan tipis
 Optik sinar-X

Optik sehari-hari 
Optik adalah bagian dari kehidupan sehari-hari. Pelangi dan bayangan adalah contoh gejala optis. Banyak orang mendapat manfaat dari kacamata atau lensa kontak, dan optik digunakan di banyak barang konsumen termasuk kamera. Superimposisi dari struktur periodik, misalnya tisu transparan dengan struktur kisi, menghasilkan bentuk yang dikenal sebagai pola moiré. Superimposisi dari pola periodik transparan yang terdiri garis atau kurva buram paralel memproduksi pola garis moiré.

Bidang optik lain 

 Ilmu warna
 Pengolahan citra
 Teori informasi
 Pencahayaan
 Visi mesin

 Komunikasi optis
 Komputer optis
 Penyimpanan data optis
 Umpan balik optis

 Pengenalan pola
 Transfer panas radiatif
 Fisika panas
 Sistem visual

Lihat pula 

 Sejarah optik
 Daftar topik optik
 Publikasi penting dalam bidang optik

 Transparensi
 Ilusi optis
 Optics, buku oleh Ptolemy

 Optisian
 Teleskop optis
 Perawatan Anti kabut

Masyarakat 

 Optical Society of America

 SPIE - The International Society for Optical Engineering

 European Optical Society

Referensi

Pranala luar

Buku teks dan tutorial 
 Optics  — buku teks open-source tentang Optik
 Optics2001 — Perpustakaan dan komunitas optik

Masyarakat 
 European Optical Society
 Optical Society of America
 Optical Society of India
 SPIE

Publikasi 
 Photonics Spectra
 Laser Focus World
 Optics & Photonics Focus
 Nature Photonics
 Photonics news