Оптика


О́птика (от др.-греч. ὀπτική «наука о зрительных восприятиях») — раздел физики, изучающий поведение и свойства света, в том числе его взаимодействие с веществом и создание инструментов, которые его используют или детектируют[1]. Оптика обычно описывает поведение видимого, ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Поскольку свет представляет собой электромагнитную волну, другие формы электромагнитного излучения, такие как рентгеновские лучи, микроволны и радиоволны, обладают аналогичными свойствами.

Большинство оптических явлений можно объяснить с помощью классической электродинамики. Однако полное электромагнитное описание света часто затруднительно применять на практике. Практическая оптика обычно строится на упрощённых моделях. Самая распространённая из них, геометрическая оптика, рассматривает свет как набор лучей, которые движутся по прямым линиям и изгибаются, когда проходят сквозь поверхности или отражаются от них. Волновая оптика — более полная модель света, которая включает волновые эффекты, такие как дифракция и интерференция, которые не учитываются в геометрической оптике. Исторически первой была разработана лучевая модель света, а затем волновая модель света. Прогресс в теории электромагнетизма в 19 веке привёл к пониманию световых волн как видимую часть спектра электромагнитного излучения.

Некоторые явления зависят от того факта, что свет демонстрирует волновые и корпускулярные свойства. Объяснение этого поведения находится в квантовой механике. При рассмотрении корпускулярных свойств, свет представляется как набор частиц называемых фотонами. Квантовая оптика использует квантовую механику для описания оптических систем.

Оптическая наука актуальна и изучается во многих смежных дисциплинах, включающих астрономию, различные области инженерного дела, фотографию и медицину (особенно офтальмологию и оптометрию). Практическое применение оптики можно найти в различных технологиях и повседневных вещах, включая зеркала, линзы, телескопы, микроскопы, лазеры и волоконную оптику.

Оптика началась с разработки линз древними египтянами и месопотамцами. Самые ранние известные линзы с Крита, зачастую сделанные из полированных кристаллов кварца, датируются 2000 годом до н. э. (Археологический музей Ираклиона, Греция). Линзы с Родоса датируются примерно 700 годом до н. э., как и ассирийские линзы, такие как линза Нимруда[2]. Древние римляне и греки наполняли стеклянные шары водой для изготовления линз. За этими практическими достижениями последовало развитие теорий света и зрения древнегреческими и индийскими философами, а также развитие геометрической оптики в греко-римском мире. Слово оптика происходит от древнегреческого слова ὀπτική, что означает «внешний вид»[3].