Оптика

Оптика
	Оптика
Өйрәнелгән тармак	яктылык һәм оптик феномен[d]
	Оптика Викиҗыентыкта

О́птика ( бор.грек. ὀπτική күренү яки карау) – физиканың, яктылык тотышын, үзлекләрен, сәбәпләрен һәм табигатен өйрәнүче, аның белән бәйле күренешләрне тасвирлаучы бүлеге. "Яктылык" термины астында күзгә күренүче яктылыкны гына түгел, ә аңа янәшә булган спектрның киң электромагнит нурланышын да аңлыйлар.

Электромагнит спектрны радиодулкыннарга, инфракызыл, күренүче, ультрашәмәхә, рентген һәм гамма-нурланышка бүлеп йөртәләр.

Дулкын һәм квант закончалыклары электромагнит нурланышның бөтен спектрына да уртак. Дулкын озынлыгы буенча, беренче планга төрле күренешләр, төрле тикшерү ысуллары һәм төрле практик куллану төрләре чыга. Шуңа күрә оптикага, күренүче яктылыкны гына өйрәнүче, башкалардан күренеп торучы чик белән аерылган йомык фәнгә караган кебек карарга ярамый. Үзгә өлкәләрдә табылган закончалыклар һәм нәтиҗәләр спетрныд күренүче өлешендә кирәк булырга мөмкин, яки киресенчә.

Шуңа охшаш күренешләр рентген нурланышы һәм радиодулкыннар таралганда, микродулкынлы мичләрдә, һ.б. күзәтелә. Оптиканы электромагнетизмның өлеше дип тә карарга мөмкин. Кайсыбер оптик күренешәр яктылыкның квант табигатенә бәйле, һәм бу оптиканың кайбер өлкәләрен квант механикасы белән бәйли. Чынлыкта, оптик күренешләрнең бик зур өлешен, Максвелл тигезләмләрендә тасвирланган, электромагнит тирбәнү дип карарга мөмкин.

Оптика фәне – электротехника, физика, психология, медицина (бигрәк тә офтальмология) кебек фәннәрнең өлеше булып тора. Бу өлкәләрдә һәм башка фәнара өлкәдә кулланма оптиканың әһәмияте зур.

Оптика төгәл механика белән берлектә оптик-механик сәнәгатьнең нигезе булып тора.

Оптика бүлекләре

Классик оптика

Квант оптикаcы барлыкка килгәнче оптика классик электромагнетизмга нигезләнгән була. Классик оптика икегә бүленә: геометрик оптика һәм физик оптика.

Геометрик оптика

Төп мәкалә: Геометрик оптика

Геометрик оптика яки нур оптикасы, яктылык таралышын нур термины белән тасвирлый.описывает распространение света термином луч. Гюйгенсның, Ньютонның фундаменталь хезмәтләре тәэсирендә язылган, һәм соңрак "Оптика"га кергән, «Яктылыкның дулкын тәгълиматы» хезмәте замандашларына бик зур йогынты ясый. Чыннан да, Гукның төсләр теориясе тарафдары булып, ул, Ньютон хезмәтләреннән соң, аларның тәҗрибәле ягы белән сокланып, ләкин аның теоретик аңлатмасын якламыйча, шундый нәтиҗәгә килә: "физик механизм ярдәмендә төсләрнең күплеген аңлату авр булганга, төскә керү күренеше әле бик серле булып кала". Шуңа күрә, үзенең хезмәтләрендә, ул бу сорауны күтәрми.

Үзенең кечкенә гыйлми әсәрендә, ул беренче яктылыкның турысызыклы таралышын карый, икенче өлешендә – кайтарылу, өченчесендә – яктылык сынуын , дүртенчесендә – атмосфера рефракциясен, бишенчесендә – икеләтә нур сынуын, алтынчысында линза формаларын.

Яктылыкның турысызыклы таралышын канәгатләндерерлек дәрәҗәдә булмаган аңлатуны Гюйгенс өлешчә кайтару, сыну һәм тулы эчке кайтарылу (бу күренешләрне дөрес булмаган аңлату, Ньютонны теориясен катлауландыруга мәҗбүр иткән) механизмы белән яхшы аңлата. Гюйгенсның бу аңлатмалары әле дә бөтен дәреслекләрдә кулланалар.

"Нур" төшенчәсе геометрик оптикада – оптик дукыннарның импульс фронтына перпендикуляр абстракт геометрик җисем. Геометрик оптика – нурларның оптик система аша үтүенең кагыйдәләрен тасвирлый. Бу абстракт төшенчәне һәм аның белән бәйле кагыйдәләрне кабул итеп, без оптика мәсәләсен сизелерлек гадиләштерәбез, ләкин әле, дифракция, поляризация кебек күп кенә оптик эффектларны аңлатып булмый.

Параксиаль якынайту

Геометрик оптикада чираттагы гадиләштерү – параксиаль якынайту, яки почмаклар якынайтуы. Нурның математик үз-үзен тотышы сызыкчага әйләнә, һәм оптик өлешләрне гади матрицалар итеп күз алдына китерергә мөмкилек бирә. Гаусс оптикасы ысулларын куллану оптик системаларның беренче дәрәҗә үзлекләрен табарга мөмкилек бирә.

Яктылыкның гаусс таралышы – нурларның үз-үзләрен тотышының төгәлрәк ысулын тасвирлаучы, параксиаль оптиканың киңәюе. Параксиаль якынайтуны һәм дифракция күренешен кулланып, әлеге ысуллар җыелмасы, ераклык белән нурлар бөйләменең киңәешен һәм яктылык табы – җыелган нурлар бәйләменең минималь зурлыгын тасвирларга мөмкинлек бирә. Шулай итеп геометрик һәм физик оптика арасында икеара ысул булып тора.

Физик оптика

Төп мәкалә: Физик оптика

Физик оптика, яки Дулкын оптикасы Гюйгенс принцибына нигезләнә һәм дулкынның амлитудасы белән фазасын да кертеп, оптик системалар аша катлаулы импульс фронтларының таралышын моделләштерә. Оптиканың бу бүлеге дифракцияне, интерферецияне, поляризация эффектларын, абберацияне һәм башка катлаулы эффектларның табигатен аңлата.

Оптиканың бу бүлегендә, яктылыкның тулы электромагнит таралыш моделе түгел, ә шулай ук якынайтулар кулланыла. Ләкин гади очракларда төгәл теория буенча тулы исәпләп чыгару мөмкин була, ә исәп куәтләре артканда катлаурырак очракларда да.

Классик оптика белән бәйле бүлекләр

Хәзерге оптика

Хәзерге оптика, 20нче йөздә популярлашкан оптик фәннең һәм хезмәтләрнең киң өлкәләрен алып тора. Бу өлкәләр яктылыкның электромагнит һәм квант үзлекләренә кагылалар, ләкин, дөреслектә, башка өлкәләрне дә алалар.