Optika

Bab buku déning Sir Isaac Newton, wacanen Opticks.

Optika iku cabang fisika kang nggambaraké prilaku lan sipat cahya lan interaksi cahya karo materi. Optika nerangaké lan diwernani déning tandha-tandha optis. Tembung optik asalé saka basa Latin ὀπτική, kang tegesé tampilan.

Babagan optika lumrahé nggambaraké sipat cahya katon, infraabang lan ultraviolet. Nanging amarga cahya iku gelombang elektromagnetik, tandha-tandha kang padha uga dumadi ing sinar-X, gelombang mikro, gelombang radhio, lan wangun liya saka radiasi elektromagnetik lan uga tandha-tandha sarupa kaya déné ing sorotan partikel momotan (charged beam). Optik lumrahé bisa dianggep péranganing keelektromagnetan. Sapérangan tandha-tandha optis gumantung ing sipat kuantum cahya kang kakait karo sapérangan babagan optika tekan mekanika kuantum. Sajeroning praktèké, akèh-akèhé saka tandha-tandha optis bisa diétung kanthi migunakaké sipat elektromagnetik saka cahya, kaya déné kang dijelasaké déning persamaan Maxwell.

Babagan optika duwé identitas, masarakat, lan konferènsiné dhéwé. Aspèk kaèlmuwané asring karan èlmu optik utawa fisika optik. Èlmu optik terapan asring karan rékayasa optik. Aplikasi saka rékayasa optik kang kakait mirunggan karo sistem iluminasi (iluminasi) diarani rékayasa pancahyaan. Saben dhisiplin cenderung béda sithik ing aplikasi, ketrampilan tèknis, fokus, lan afiliasi profesionalé. Inovasi luwih anyar sajeroning rékayasa optik asring dikategorikaké minangka fotonika utawa optoelektronika. Wates-wates antarané babagan iki lan "optik" asring ora cetha, lan istilah kang dipigunakaké béda ing manéka wilahan donya lan sajeroning manéka babagan indhustri.

Amarga aplikasi kang wiyar saka èlmu "cahya" kanggo aplikasi donya nyata, babagan èlmu optika lan rékayasa optik cenderung banget lintas dhisiplin. Èlmu optika wujud péranganing manéka dhisiplin kakait kalebu èlèktro, fisika, psikologi, kadhokteran (mligi optalmologi lan optometri), lan liya-liyané. Saliyané iku, panjlasan kang paling lengkap ngenani prilaku optis, kaya déné dijelasaké ing fisika, ora mesthi rumit kanggo akèh-akèhé masalah, dadi modhèl prasaja bisa dipigunakaké. Modhèl prasaja iki cukup kanggo njelasaké sapérangan tandha-tandha optis sarta nglirwakaké prilaku kang ora rélevan lan / utawa ora kalacak ing siji sistem.

Ing ruwang bébas siji gelombang lumaku ing kecepatan c = 3 x 10⁸ mèter/detik. Nalika lumebu medhium tinentu (dielectric utawa nonconducting) gelombang lumaku mawa siji kecepatan v, ing ngendi iku karakteristik saka bahan lan kurang saka gedhéné kecepatan cahya iku dhéwé (c). Prabandhingan kecepatan cahya ing njero ruwang hampa karo kecepatan cahya ing medium iku indeks bias n bahan ya iku: n = ^c⁄_v

Optik klasik

Sadurungé optik kuantum dadi wigati, dhasaré kapérang saka aplikasi èlèktromagnetik klasik lan pendekatan frekuensi dhuwur kanggo cahya. Optik klasik kapérang dadi rong cabang utama: optik géometris lan optik fisik.

Optik geometris, utawa optik sinar, njelasaké propagasi chaya sajeroning wangun "sinar". Sinar dibélokaké ing antarmuka antarané rong medium kang béda, lan bisa awangun kurva ing njero medium ing ngendi indèks-réfraksiné wujud fungsi saka posisi. "Sinar" sajeroning optik géometris wujud objek abstrak, utawa "instrumen", kang sejajar karo muka gelombang saka gelombang optis sabenaré. Optik géometris nyumadiyakaké aturan kanggo panyebaran sinar iki liwat sistem optis, kang nuduhaké kepriyé sabenaré muka gelombang bakal nyebar. Iki mrasajakké optik kang signifikan, lan gagal kanggo métungaké akèh èfèk optis wigati kaya déné difraksi lan polarisasi. Nanging prakara iki wujud panyerakan kang becik, yèn dawané gelombang cahya mau cilik banget tinimbang ukuran struktur kang duwé interaksi karo dhèknèné. Optik géometris bisa dipigunakaké kanggo medharaké aspèk géometris saka panggambaran cahya (imaging), kalebu aberasi optis.

Optik géometris asring diprasajakaké manèh déning panyerakan paraksial, utawa "panyerakan sudut cilik." Prilaku matématika kang banjur dadi linear, mungalaké komponèn lan sistem optis diwedharaké sajeroning wangun matrik prasaja. Iki ngarah marang tèhnik optik Gauss lan panlusuran sinar paraksial, kang dipigunakaké kanggo order pisanan saka sistem optis, upamané mrakirakaké posisi lan magnifikasi saka gambar lan objek. Propagasi sorotan Gauss wujud pawiyaran saka optik paraksial kang nyawisaké modhèl luwih akurat saka radiasi koheren kaya déné sorotan laser. Sanajan isih migunakaké panyerakan paraksial, tèhnik iki métungaké difraksi, lan mungalaké pangétungan panggedhéan sinar laser kang sebandhing karo let, sarta ukuran minimum sorotan kang bisa kafokus. Propagasi sorotan Gauss njembatani kasenjangan antarané optik géometris lan fisik.

Optik fisik utawa optik gelombang maujud prinsip Huygens lan modhèlaké propagasi saka muka gelombang komplèks liwat sistem optis, kalebu amplitudo lan fasa saka gelombang. Tèknik iki, kang lumrahé ditrapké kanthi numerik ing komputer, bisa ngétung èfèk difraksi, interferensi, polarisasi, sarta èfèk komplèks liyané. Nanging lumrahé aproksimasi isih dipigunakaké, saéngga ora kanthi jangkep modhèlaké téyori gelombang elektromagnetik saka propagasi cahya. Modhèl jangkep mau adoh luwih nuntut komputasi, nanging bisa dipigunakaké kanggo mecahké permasalahan cilik kang merlokaké pamecahan luwih akurat.

Topik kang gegandhèngan karo optik klasik

Wilangan Abbe
Aberasi
Cahya
Difraksi
- Difraksi kisi-kisi
Dispersi
Distorsi
Fabrikasi lan pangujian (komponèn optis)
Hukum Snellius
Koherensi
Persamaan Fresnel
Prinsip Fermat
Prinsip Huygens
Optik Fourier
Optik geometris dari:

Animasi konsèp dispersi cahya ing prisma.

Optik modhèren

Optik modhèren ngambah babagan èlmu lan rekayasa optik kang dadi misuwur nalika abad kaping 20. Babagan-babagan èlmu optik iki lumrahé ana gayutané karo elektromagnetik utawa sipat kuantum saka cahya nanging ora kalebu topik liya.

Topik kang gegandhèngan karo optik modhèren

Optik sadina-dina

Optik iku péranganing kauripan saben dina. Plangi lan ayang-ayang iku conto tandha-tandha optis. Akèh wong éntuk mupangat saka kacamata utawa lensa kontak, lan optik dipigunakaké ing akèh barang konsumèn kalebu kodhak. Superimposisi saka struktur periodik, upamané tisu transparan mawa struktur kisi, ngasilaké wangun kang ditepungi minangka pola moiré. Superimposisi saka pola periodik transparan kang kapérang saka garis utawa kurva burem paralel mprodhuksi pola garis moiré.

Babagan optik liya

Pirsani uga

Transparensi
Ilusi optis
Optics, buku déning Ptolemy

Masarakat

Optical Society of America

SPIE-The International Society for Optical Engineering

European Optical Society

Réferènsi

Born, Max;Wolf, Emil. Principles of Optics (7th ed.). Pergamon Press, 1999.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
Hecht, Eugene (2001). Optics (4th ed.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5.
Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6th ed.). Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.). W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0810-8.
Lipson, Stephen G. (1995). Optical Physics (3rd ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-5214-3631-1.

Pranala njaba

Buku tèks lan tutorial

Optics Archived 2005-06-22 at the Wayback Machine. — buku tèks open-source ngenani Optik
Optics2001 — Perpustakaan lan komunitas optik

Masarakat

Publikasi

Photonics Spectra
Laser Focus World
Optics & Photonics Focus Archived 2009-11-29 at the Wayback Machine.
Nature Photonics
Photonics news