Òptica
La òptica (del llatí medieval opticus, «relatiu a la visió», provinent del grec clàssic ὀπτικός, optikós)[1] és la branca de la física que estudia el comportament i les propietats de la llum,[2] incloses les seues interaccions en la matèria i la construcció d'instruments que se servixen d'ella o la detecten.[3] L'òptica generalment descriu el comportament de la llum visible, de la radiació ultravioleta i de la radiació infrarroja. En ser una radiació electromagnètica, atres formes de radiació del mateix tipo com els rajos X, les microones i les ones de radi mostren propietats similars.[3]
La majoria dels fenomens òptics poden explicar-se utilisant la descripció electrodinàmica clàssica de la llum. No obstant, l'òptica pràctica generalment utilisa models simplificats. El més comú d'estos, l'òptica geomètrica, tracta la llum com un conjunt de rajos que viagen en llínea recta i es desvien quan travessen o es reflectixen en les superfícies. l'òptica física és un model de la llum més complet, que inclou efectes ondulatorios com la difracció i l'interferència, que no es poden abordar per mig de l'òptica geomètrica.
Alguns fenomens depenen del fet de que la llum mostra indistintament propietats com ona i partícula. L'explicació d'estos efectes requerix acodir a la mecànica quàntica. En considerar les propietats de la llum similars a les de les partícules, es pot modelar com un conjunt de fotons individuals. l'òptica quàntica s'ocupa de l'aplicació de la mecànica quàntica als sistemes òptics.
L'òptica com a ciència és un camp molt rellevant, i és estudiada en moltes disciplines en les que està íntimament relacionada, com l'astronomia, varis camps de l'ingenieria, la fotografia i la medicina (particularment l'oftalmologia i l'optometria). Les aplicacions pràctiques de l'òptica es troben en una gran varietat de tecnologies, inclosos espills, lents, telescopis, microscopis, equips làser i sistemes de fibra òptica.
Història
[editar | editar còdic]
Les primeres aplicacions de l'òptica molt provablement varen començar en el desenroll de lents en l'antic Egipte i en Mesopotamia. Les primeres lents conegudes, fetes de cristal polit, a sovint cuarzo, daten ya de l'any 700 a. C., com la lent de Nimrud,[4] descoberta en Asiria. També es coneixen esferes de cristal reblixes d'aigua utilisades com a lents en l'antiga Roma i en l'antiga Grècia. L'invenció d'estos objectes va ser seguida per l'aparició de teories sobre la llum i la visió plantejades pels antics filòsofs grecs i de l'Índia, i pel desenroll de l'òptica geomètrica en el món grecorromano. El vocablo òptica prové de la paraula grega ὀπτική (optikē), que significa "aspecte, apariència".[5]
La filosofia grega sobre l'òptica es va dividir en dos idees opostes sobre cóm funcionava la vista: la "teoria de la visió" i la "teoria de l'emissió".[6]
El primer enfocament considerava que la visió provenia dels propis objectes. Segons la teoria aristotèlica de la visió, les sensacions es realisa a través d'un mig, per eixemple l'aire o l'aigua. Estos són transparents, en quant possibilitat o potència. L'actualisació de la transparència és la llum; esta és, per tant, un estat de lo transparent com a tal en lloc d'un moviment, i la seua aparició és instantànea.[7] Aristóteles creïa que la llum era una espècie de disturbi en l'aire. No obstant, segons Aristóteles, la llum no viaja o es mou, sino és una presència que inunda l'espai.[8][9] Els atomista com Demócrito, Epicuro i els seus seguidors sostenien que els objectes que emetien imàgens de sí mateixos (cridades eidola) que eren captades per l'ull.[10][11]
Platón va ser el primer que va articular la teoria de l'emissió, l'idea de que la visió es conseguix per mig de rajos emesos pels ulls. També va parlar sobre l'inversió en els espills (de la paritat entre un objecte i la seua image reflectida) en el Timeo.[12] Uns cent anys despuix, Euclides va escriure un tractat titulat Òptica, a on va vincular la visió a la geometria, creant la òptica geomètrica.[13] En el seu treball sobre la teoria de l'emissió de Platón va descriure les regles matemàtiques de la perspectiva i va descriure els efectes de la refracció cualitativamente, encara que va qüestionar que un raig de llum emés des d'un ull allumenara instantàneament les estreles cada volta que algú parpadeaba.[14]
Claudio Ptolomeo, en el seu tractat Òptica, va introduir una teoria de la visió que combinava les dos anteriors: els rajos (o el fluix emés) de l'ull formaven un con, el vèrtiç estava dins de l'ull i la base definia el camp visual. Els rajos eren sensibles i transmetien informació a l'intelecte de l'observador sobre la distància i l'orientació de les superfícies. Va resumir gran part del treball de Euclides i va descriure una forma de medir els efectes de la llei de Snell, encara que no es va donar conte de la relació empírica existent entre els ànguls.[15]
Durant l'Edat Mija les idees gregues sobre l'òptica varen ser resucitades i ampliades per varis escritors en el món islàmic. Un dels primers va ser Al-Kindi (c 801-73), que va escriure sobre els mèrits de les idees aristotèliques i euclidianas de l'òptica, favorint la teoria de l'emissió, ya que podia quantificar millor els fenomens òptics.[16] En 984, el matemàtic iraní Ibn Sahl va escriure el tractat "Sobre espills i lents incendiaris", descrivint correctament una llei de refracció equivalent a la llei de Snell.[17] Va utilisar esta llei per a calcular formes òptimes per a lents i espills curvos. A principis de el XI, Alhacén, considerat un dels pares de l'òptica,[18] va escriure el Llibre d'òptica (Kitab al-manazir) en el que va explorar la reflexió i la refracció i va propondre un nou sistema per a explicar la visió i la llum basat en l'observació i l'experimentació.[19][20][21][22][23] Va rebujar la "teoria d'emissió" de l'òptica ptolemaica en els seus rajos emesos per l'ull, i va plantejar l'idea de que la llum es reflectix en totes les direccions en llínees rectes des de tots els punts dels objectes vists i després entra en l'ull, encara que no va ser capaç d'explicar correctament cóm l'ull captava els rajos.[24] El treball de Alhacén va ser ignorat
en gran mida en el món àrap, pero va ser traduït anónimamente al llatí al voltant de l'any 1200 i més vesprada resumit i expandit pel monge polac Witelo,[25] convertint-se en un text estàndar sobre òptica en Europa durant els 400 anys següents.[26]
En l'Europa medieval de el XIII, el bisbe anglés Roberto Grosseteste va escriure sobre una àmplia gama de temes científics i va discutir la llum des de quatre perspectives diferents: una epistemologia de la llum, una metafísica o cosmogonia de la llum, una etiologia o física de la llum i un teologia de la llum,[27] basant-se en les obres d'Aristóteles i el platonisme. El discípul més famós de Grosseteste, Roger Bacon, va escriure obres que citen una àmplia gama de treballs òptics i filosòfics per llavors traduïts, inclosos els d'Alhacén, Aristóteles, Avicena, Averroes, Euclides, al-Kindi, Ptolomeo, Tideus i Constantino l'Africà. Bacon va poder usar parts d'esferes de vidre com lupas per a demostrar que la llum es reflectix en els objectes en lloc de lliberar-se d'ells.
Els primers anteojos pràctics varen ser inventats en Itàlia al voltant de 1286.[28] Est va ser el començ de l'indústria òptica del poliment de lents per a estos oculars, primer en Venècia i Florencia en el XIII,[29] i més vesprada en els centres de fabricació d'ulleres en els Països Baixos i Alemània.[30] Els fabricants d'ulleres varen crear tipos millorats de lents per a la correcció de la visió, basats més en el coneiximent empíric obtingut en observar els efectes de les lents que en utilisar la rudimentària teoria òptica de l'época (teoria que ni tan sols podia explicar adequadament cóm funcionaven les ulleres).[31][32] La pràctica del desenroll, el domini i l'experimentació en lents va conduir directament a l'invenció del microscopi òptic compost al voltant de 1595 i del telescopi refractor en 1608. Abdós varen aparéixer en els centres de fabricació d'ulleres en els Països Baixos.[33][34]
Cap a l'any 1600 Galileo Galilei va dirigir el seu primitiu telescopi refractor cap al firmament, donant orige a l'astronomia moderna, que podia servir-se d'instruments d'aument per a vore els detalls dels cossos celests. Seguint la seua estela, a principis de el XVII Johannes Kepler va ampliar l'òptica geomètrica en els seus escrits, cobrint les lents, els reflexos d'espills plans i curvos, els principis de la cambra estenopeica, les lleis dels quadrats inversos que rigen l'intensitat de la llum i les explicacions òptiques de fenomens astronòmics com els eclipses llunars i solars i el paralaje astronòmic. També va ser capaç de deduir correctament el paper de la retina com l'orgue real que percep les imàgens, i finalment va ser capaç de quantificar científicament els efectes dels diferents tipos de lents que els fabricants d'ulleres havien estat observant durant els últims 300 anys.[35] En acabant de que s'inventara el telescopi, Kepler va establir les bases teòriques sobre cóm funcionava i va descriure una versió millorada, coneguda com telescopi kepleriano, utilisant dos lents convexas per a produir una major ampliació.[36]
La teoria òptica va progressar a mitan de el XVII en els tractats escrits pel filòsof René Descartes, en els que explicava una gran varietat de fenomens òptics, incloent la reflexió i la refracció en assumir que la llum era emesa pels objectes que la produïen.[37] Esta interpretació diferia substancialment de l'antiga teoria d'emissió grega. A finals de la década de 1660 i principis de la de 1670, Isaac Newton va expandir les idees de Descartes en una teoria corpuscular de la llum, i va determinar que la llum blanca era una mescla de colors que es pot separar en les seues parts components en un prisma. En 1690, Christiaan Huygens va propondre una explicació ondulatoria per a la llum, basant-se en les sugerències que havia fet Robert Hooke en 1664. El propi Hooke va criticar públicament les teories de la llum de Newton i la disputa entre els dos va durar fins a la mort de Hooke. En 1704, Newton va publicar Opticks i, en eixe moment, en part pel seu èxit en atres àrees de la física, generalment se li considerava el vencedor en el debat sobre la naturalea de la llum.[37]
Entretant, els instruments òptics varen escomençar a experimentar considerables millores tècniques, que varen permetre a la ciència adinsar-se en camps fins a llavors inaccessibles, des de lo extremadament menut (representat pel descobriment dels microbis) fins a lo inconcebiblemente gran (en un coneiximent cada volta major del sistema solar). El microscopi, considerablement evolucionat des del primitiu model d'Anton van Leeuwenhoek (1650), va permetre iniciar l'estudi de les cèlules gràcies als treballs pioners de Robert Hooke, arreplegats en el seu tractat Micrographia. Per un atre costat, els telescopis refractors havien alcançat el seu llímit teòric de resolució, llimitat per l'aberració cromàtica, lo que en part va contribuir al naiximent d'un nou tipo d'instrument: el telescopi reflector. Va ser Isaac Newton qui va construir el primer d'estos instruments en 1668. Est va ser l'inici d'una enconada carrera, que va durar dos sigles i mig, entre els dos tipos de telescopis: refractors (lents) i reflectores (espills). L'invenció de les lents acromàtiques cap a 1750, va permetre solucionar el problema de l'aberració cromàtica, lo que va donar inicialment la primacia als telescopis refractors sobre els primitius telescopis reflectores, llastrats per l'escassa lluminància i la poca durabilitat dels espills de speculum, una aleació de bronze que es oxidaba en relativa facilitat. En esta época es varen assentar les bases del desenroll dels grans refractors, que en Joseph von Fraunhofer varen adquirir la seua madurea funcional a finals de el XVIII, convertint-se en la tècnica dominant en el XIX. També va ser Fraunhofer qui assentaria les bases d'una nova ciència que forma part de l'òptica: l'espectroscòpia. Els alvanços en la fabricació de lents varen permetre a la seua volta el desenroll dels instruments utilisats en geodèsia, permetent completar en una precisió fins a llavors impensable la medició del arc de meridiano de París en 1798, lo que permetria establir l'unitat de llongitut del sistema internacional: el metro.
L'òptica newtoniana va ser generalment acceptada fins a principis de el XIX, quan Thomas Young i Augustin Fresnel varen portar a terme experiments sobre l'interferència de la llum, que varen establir fermament la seua naturalea ondulatoria. El famós experimente de la doble rendija de Young, en el que es feya palesa el fenomen de l'interferència, va demostrar que la llum seguia el principi de la superposició d'estrats, que és una propietat ondulatoria no prevista per la teoria corpuscular de Newton. Este treball va conduir a una teoria de la difracció de la llum i va obrir un àrea completa d'estudi en l'òptica física. L'òptica ondulatoria[38] es va unificar en èxit en l'electromagnetisme gràcies a James Clerk Maxwell en els anys 1860.[39]
La segona mitat de el XIX va contemplar una série de descobriments que assentarien les bases del desenroll d'instruments òptics a lo llarc de el XX. En el camp dels telescopis, la possibilitat de depositar una película d'alumini sobre una base de vidre, va decantar de forma ya definitiva la carrera entre els dos tipos de telescopis, decidint-se a favor dels d'espills, que han seguit aumentant de tamany sense cessar des de llavors. Aixina mateix, es va descobrir la base de la fotografia en els treballs de Niépce, que a la seua volta propiciaria l'aparició del cine unes décades despuix. Un atre invent de finals de el XIX, el tubo de rajos catódicos, permetria desenrollar uns anys despuix les pantalles de televisió. En este periodo també va vore la llum un atre tipo d'instrument científic, l'interferómetro, que va servir per a donar un inesperat soport a la teoria de la relativitat i que en el pas del temps ha passat a formar part d'equips de medició d'altíssima precisió, com el LIGO, que ha permés confirmar l'existència d'ones gravitatorias al començament de el XXI.
L'aparent confirmació de la naturalea ondulatoria de la llum pel seu caràcter de radiació electromagnètica, va dur a un atzucac, generant un intens debat a lo llarc de mig sigle sobre l'existència del éter, un mig hipotètic que es considerava imprescindible per a possibilitar la propagació de les ones de llum. Es varen realisar sense èxit numerosos experiments per a demostrar la seua existència (com el famós experiment de Michelson i Morley de 1887), i no seria fins a 1905 quan Albert Einstein, en el seu Teoria de la relativitat especial, va establir el paper clau de la velocitat de la llum com una de les constants fonamentals de la naturalea, resolent d'una volta per totes la qüestió de l'éter, descartant definitivament la seua existència.[40]
El següent desenroll en la teoria òptica va aplegar en 1899, quan Max Planck va modelar correctament la radiació del cos negre, en assumir que l'intercanvi d'energia entre la llum i la matèria solament ocorria en cantitats discretes que va denominar quants.[41] En 1905 Albert Einstein va publicar la teoria del efecte fotoeléctrico que va establir fermament la quantificació de la llum en sí mateixa.[42][43] En 1913 Niels Bohr va demostrar que els àtoms sol podien emetre cantitats discretes d'energia, lo que explica les llínees discretes observades en els espectres d'emissió i d'absorció.[44] La comprensió de l'interacció entre la llum i la matèria que va seguir a estos desenrolls no solament va formar la base de l'òptica quàntica, sino que també va ser crucial per al desenroll de la mecànica quàntica en el seu conjunt. L'última culminació, la teoria electrodinàmica quàntica, explica tots els processos òptics i electromagnètics en general com a resultat de l'intercanvi de partícules reals i de fotons virtuals.[45]
L'òptica quàntica va adquirir importància pràctica en les invencions del màser en 1953 i del làser en 1960.[46] Seguint el treball de Paul Dirac en la teoria quàntica de camps, George Sudarshan, Roy Jay Glauber i Leonard Mandel varen aplicar la teoria quàntica al camp electromagnètic en els anys 1950 i 1960 per a obtindre una comprensió més detallada de la fotodetección i del comportament estadístic de la llum.
Una atra fita important en el camp de l'aplicació pràctica de dispositius òptics són els LED, el principi dels quals de funcionament (l'electroluminiscència) va ser descobert en 1903. Es varen escomençar a produir industrialmente en la década de 1950, fins a fer-se omnipresents en les pantalles de tot tipo d'aparats de consum de masses, com a teléfons mòvils o televisors.
Òptica clàssica
[editar | editar còdic]L'òptica clàssica es dividix en dos branques principals: l'òptica geomètrica (o de rajos) i l'òptica física (o ondulatoria). En l'òptica geomètrica, es considera que la llum viaja en llínea recta, mentres que en l'òptica física, la llum es considera com una ona electromagnètica.
Òptica geomètrica
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Òptica geomètrica.
L'òptica geomètrica es pot vore com una aproximació a l'òptica física que s'aplica quan la llongitut d'ona de la llum utilisada és molt menor que el tamany dels elements òptics en el sistema que s'està analisant. la òptica geomètrica, o òptica de rajos, descriu la propagació de la llum en térmens de «rajos» que viagen en llínea recta, i els camins de la qual es rigen per les lleis de la reflexió i la refracció en els canvis de fase entre diferents mijos.[47] Estes lleis descobertes empíricamente[17] s'han utilisat de forma generalisada en el disseny de components i instruments òptics.
Les lleis de reflexió i refracció poden derivar-se del principi de Fermat, que establix que «el camí recorregut entre dos punts per un raig de llum és el camí que es pot travessar en el menor temps possible».[48]
Aproximacions
[editar | editar còdic]L'òptica geomètrica a sovint se simplifica fent una aproximació paraxial o «aproximació d'ànguls menuts». El comportament matemàtic es torna llineal, permetent que els components òptics i els sistemes es descriguen per mig de matrius simples. Açò du a les tècniques de l'òptica gaussiana i del traçat de rajos paraxial, que s'utilisen per a determinar les propietats bàsiques dels sistemes òptics, com les imàgens i posicions aproximades d'objectes i el corresponent aument òptic.[49]
Reflexió
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Reflexió (òptica).
Diagrama de la reflexió especular
La reflexió es pot dividir en dos tipos: image especular i reflexió difusa. La reflexió especular descriu la lluentor de superfícies com els espills, que reflectixen la llum d'una manera simple i predible. Açò permet la producció d'imàgens reflectides que poden associar-se en una ubicació real (real) o extrapolada (virtual) en l'espai. La reflexió difusa descriu materials no lluents, com a paper o les roques. Els reflexos d'estes superfícies solament es poden descriure estadísticament, en la distribució exacta de la llum reflectida depenent de l'estructura microscòpica del material. Molts reflectores difusos es descriuen o es poden aproximar per mig de la llei de Lambert, que descriu superfícies que tenen igual lluminància quan es veuen des de qualsevol àngul. Les superfícies lluentes poden donar una reflexió tant especular com difusa.
En la reflexió especular, la direcció del raig reflectit està determinada per l'àngul que forma el raig incident en el vector normal, una llínea perpendicular a la superfície en el punt a on incidix el raig. Els rajos incidents i reflectits i la normal es troben en un sol pla, i l'àngul entre el raig reflectit i la superfície normal és el mateix que entre el raig incident i la normal.[50] Este fenomen físic es coneix com image especular.
Para espills plans, la llei de la reflexió implica que les imàgens dels objectes estan en posició vertical i a la mateixa distància darrere de l'espill que els objectes front a l'espill. El tamany de l'image és el mateix que el tamany de l'objecte. La llei també implica que les imàgens especulares presenten una paritat invertida, que es percep com una inversió esquerra-dreta. Les imàgens formades a partir de la reflexió en dos (o qualsevol cantitat parell de) espills no presenten paritat invertida. Un reflector de cantó[50] és un retrorreflector que produïx rajos reflectits que viagen en la mateixa direcció (i distint sentit) des de la que varen vindre els rajos incidents.
Els espills curvos poden ser modelizados utilisant el traçat de rajos i usant la llei de reflexió en cada punt de la superfície. En els espills parabòlics, els rajos paralels a l'eix incidents en l'espill produïxen rajos reflectits que convergixen en un foc comú. Atres superfícies curves també poden enfocar la llum, pero en aberracions degudes a la forma divergent que fa que el foc es disperse en l'espai. En particular, els espills esfèrics exhibixen aberració esfèrica. Els espills curvats poden formar imàgens en una ampliació major o menor que un, i l'ampliació pot ser negativa, lo que indica que l'image està invertida. Una image vertical formada per reflex en un espill sempre és virtual, mentres que una image invertida és real i pot proyectar-se en una pantalla.[50]
Refracció
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Refracció.
La refracció es produïx quan la llum viaja a través d'un àrea de l'espai que té un índex de refracció canviant; este principi permet construir lents capaces d'enfocar la llum. El cas més simple de refracció ocorre quan es té una interfaç entre un mig uniforme en índex de refracció i un atre mig en índex de refracció . En tals situacions, la llei de Snell descriu la deflexión resultant del raig de llum:
a on i són els ànguls entre la normal (a l'interfaç) i els rajos incidents i refractados, respectivament.[50]
L'índex de refracció d'un mig està relacionat en la velocitat v, de la llum en eixe mig per
- ,
a on c és la velocitat de la llum.
La llei de Snell es pot utilisar per a predir la deflexión dels rajos de llum a mida que passen a través de mijos llineals, sempre que es coneguen els índexs de refracció i la geometria dels mijos. Per eixemple, la propagació de la llum a través d'un prisma dona com a resultat que el raig de llum es desvie depenent de la forma i orientació del prisma. En la majoria dels materials, l'índex de refracció varia en la freqüència de la llum. Tenint açò en conte, la llei de Snell es pot utilisar per a predir cóm un prisma dispersarà la llum en un espectre.[50]
Alguns mijos tenen un índex de refracció que varia gradualment en la posició i, per lo tant, els rajos de llum en el mig són curvos. Este efecte és responsable dels espillismes vists en dies calorosos: un canvi en l'índex de refracció de l'aire en altura fa que els rajos de llum es curven, creant l'apariència de reflexos especulares en la distància (com si estigueren en la superfície d'una extensió d'aigua). Els materials òptics en índex de refracció variable es denominen materials de gradient d'índex de refracció (GRIN segons el seu acrònim en anglés). Dits materials s'utilisen per a fer instruments d'acort en els principis de l'òptica de gradient d'índex.[51]
Per als rajos de llum que viagen des d'un material en un alt índex de refracció a un material en un índex de refracció baix, la llei de Snell prediu que desapareix quan és gran. En este cas, no ocorre transmissió; tota la llum es reflectix. Este fenomen es diu reflexió interna total i permet la tecnologia de la fibra òptica. A mida que la llum viaja per una fibra òptica, se somet a una reflexió interna total que permet que pràcticament no es perga llum en el cable.[50]
Lents
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Lent.
Un dispositiu que produïx rajos de llum convergents o divergents per la refracció es coneix com «lent». Les lents es caracterisen per la seua distància focal: una lent convergent té una distància focal positiva, mentres que una lent divergent té una distància focal negativa. Una distància focal més menuda indica que la lent té un efecte convergent o divergent més fort. La distància focal d'una lent simple en l'aire ve donada per la configuració de la pròpia lent.[52]
El traçat de rajos es pot usar per a mostrar cóm es formen les imàgens en una lent. Per a una lent prima en l'aire, l'ubicació de l'image ve donada per la simple equació:
- ,
a on és la distància des de l'objecte a la lent, és la distància des de la lent a l'image, i és la distància focal de la lent. En la convenció de signes utilisada, les distàncies entre l'objecte i l'image són positives si l'objecte i l'image estan en costats oposts de la lent.[52]
Els rajos paralels entrantes s'enfoquen per mig d'una lent convergent en un punt a una distància focal de la lent, en el costat més alluntat de la lent. Açò es diu punt focal atrasser de la lent. Els rajos d'un objecte a distància finita s'enfoquen més llunt de la lent que la distància focal; quant més prop estiga l'objecte de la lent, més llunt estarà l'image de la lent.
En lents divergents, els rajos paralels entrantes divergixen despuix de travessar la lent, de tal manera que semblen haver-se originat en un punt a una distància focal enfront de la lent. Est és el punt focal frontal de la lent. Els rajos d'un objecte a una distància finita s'associen en una image virtual que està més prop de la lent que el punt focal, i en el mateix costat de la lent que l'objecte. Quant més prop estiga l'objecte de la lent, més prop estarà l'image virtual de la lent. De la mateixa manera que en els espills, les imàgens verticals produïdes per una sola lent són virtuals, mentres que les imàgens invertides són reals.[50]
Les lents sofrixen d'aberracions que distorsionen les imàgens. Les aberracions monocromàtiques ocorren perque la geometria de la lent no dirigix els rajos des de cada punt de l'objecte a un sol punt en l'image, mentres que l'aberració cromàtica ocorre perque l'índex de refracció de la lent varia en la llongitut d'ona de la llum.[50]
Òptica física
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Òptica física.
En òptica física o òptica ondulatoria, es considera que la llum es propaga com una ona. Este model prediu fenomens com l'interferència i la difracció, que no s'expliquen per l'òptica geomètrica. Les ones es propaguen en l'atmòsfera terrestre casi a la mateixa velocitat de la llum en el buit, aproximadament a 3,0×108 m/s (exactament 299.792.458 m/s en el buit). La llongitut d'ona de les ones de llum visible varia entre 400 i 700 nanómetros, pero el vocablo «llum» també s'aplica en freqüència a la radiació infrarroja (0,7-300 μm) i a la radiació ultravioleta (10−400 nm). El model d'ona es pot usar per a fer prediccions sobre cóm es comportarà un sistema òptic sense requerir una explicació de sobre quina mig s'estan «agitant» les ones. Fins a mediats de el XIX, la majoria dels físics creïen en un mig «etéreo» en el que es propagava el destorbament lumínica.[53] L'existència d'ones electromagnètiques va ser predita en 1865 per les equacions de Maxwell. Estes ones es propaguen a la velocitat de la llum i manifesten camps elèctrics i magnètics variables que són ortogonals entre sí, i també a la direcció de propagació de les ones.[54] Actualment, les ones de llum es tracten com a ones electromagnètiques, llevat quan es deuen considerar efectes de mecànica quàntica.
Modelació i disseny de sistemes òptics utilisant òptica física
[editar | editar còdic]Moltes aproximacions simplificades estan disponibles per a analisar i dissenyar sistemes òptics. La majoria usen una sola cantitat escalar per a representar el camp elèctric de l'ona de llum, en lloc d'usar un model vectorial en vectores elèctrics i magnètics ortogonals.[55]
El principi de Fresnel - Huygens és un d'eixos models, deduït empíricamente per Fresnel en 1815, basant-se en l'hipòtesis de Huygens de que cada punt en un front d'ona genera un front d'ona esfèric secundari, que Fresnel combinava en el principi de superposició d'ones. La fòrmula de la difracció de Kirchhoff, que es deduïx a partir de les equacions de Maxwell, coloca l'equació de Huygens-Fresnel sobre una base física més ferma. Els eixemples de l'aplicació del principi de Huygens-Fresnel es poden trobar en les seccions de difracció i difracció de Fraunhofer.
Es requerixen models més rigorosos, que impliquen la modelació de camps elèctrics i magnètics de l'ona de llum, quan es tracta de l'interacció detallada de la llum en materials en els que l'interacció depén de les seues propietats elèctriques i magnètiques. Per eixemple, el comportament d'una ona de llum interactuant en una superfície de metal és prou diferent de lo que succeïx quan interactua en un material dielèctric. També es deu usar un model vectorial per a modelizar la llum polarisada.
Les tècniques de simulació numèrica, com el método dels elements finitos, el método d'elements de frontera i el método de transmissió llineal matricial, es poden usar per a modelar la propagació de la llum en sistemes que no es poden resoldre analíticament. Dits models són computacionalment exigents i normalment solament s'utilisen per a resoldre problemes de menuda escala que requerixen una precisió superior a la que es pot conseguir en solucions analítiques.[56]
Tots els resultats de l'òptica geomètrica es poden reproduir utilisant les tècniques de l'òptica de Fourier, que apliquen moltes de les mateixes tècniques matemàtiques i analítiques utilisades en ingenieria acústica i processament de senyals.
El fes de propagació gaussiano és un model d'òptica física paraxial simple per a abordar la propagació de radiació coherent, com els rajos làser. Esta tècnica explica parcialment la difracció, permetent càlculs precisos de la velocitat a la que un raig làser s'expandix en la distància i el tamany mínim al que es pot enfocar el raig. La propagació del fes gaussiano tanca la brecha entre l'òptica geomètrica i la física.[57]
Superposició i interferència
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Principi de superposició d'ones.
| Forma d'ona combinada |
Archiu:Interference of two waves.svg | |
| Ona 1 | ||
| Ona 2 | ||
| Dos ones en fase |
Dos ones desfasadas 180° | |
En absència d'efectes no llineals, el principi de superposició pot usar-se per a predir la configuració de les formes d'ona que interactuen per mig de la simple suma dels destorbament.[58] Esta interacció d'ones per a produir un patró resultant generalment es denomina «interferència» i pot donar com resultat una gran varietat de resultats. Si dos ones de la mateixa llongitut d'ona i freqüència estan en fase, les crestes i les valls de les ones s'alineen. Açò dona com resultat una interferència, en un aument en l'amplitut de l'ona, que per a la llum s'associa en una lluentor de la forma d'ona en eixa ubicació. Alternativament, si les dos ones de la mateixa llongitut d'ona i freqüència estan desfasadas, les crestes d'ona s'alinearan en les valls de cada ona i viceversa. Açò dona com resultat una interferència en una disminució en l'amplitut de l'ona, que per a la llum s'associa en un oscurecimiento de la forma d'ona en eixa ubicació. Vore a continuació una ilustració d'este efecte.[58]
Com el Principi de Fresnel - Huygens establix que cada punt d'un front d'ona està associat en la producció d'un nou destorbament, és possible que un front d'ona s'interferixca de manera constructiva o destructiva en diferents ubicacions, produint franges lluentes i obscures en patrons regulars i predibles.[58] l'interferometría és la ciència que medix estos patrons, generalment com un mig per a fer determinacions precises de distàncies o resolucions òptiques.[59] l'interferómetro de Michelson és un instrument famós que usava efectes d'interferència per a medir en precisió la velocitat de la llum.[60]
L'apariència de películes fines i revestiment es veu directament afectada pels efectes d'interferència. La supressió de reflexos utilisa l'interferència destructiva per a reduir la reflectividad de les superfícies que recobrixen, i es poden usar per a minimisar l'enlluernament i els reflexos no desijats. El cas més simple és una sola capa en una gruixa d'un quarto de la llongitut d'ona de la llum incident. L'ona reflectida des de la part superior de la película i l'ona reflectida des de l'interfaç película/material estan exactament desfasadas 180°, lo que causa interferència destructiva. Les ones solament estan exactament desfasadas per a una llongitut d'ona determinada, que normalment s'elegix per a estar prop del centre de l'espectre visible, al voltant de 550 nm. Els dissenys més complexos que utilisen capes múltiples poden conseguir una baixa reflectividad en una banda ampla o una reflectividad extremadament baixa en una sola llongitut d'ona.
L'interferència constructiva en películes primes pot crear un fort reflex de la llum en un ranc de llongituts d'ona, que pot ser estret o ampli depenent del disseny del recobriment. Estes películes s'usen per a fer espills dielèctrics, filtres d'interferència, reflectores de calor i filtres per a separació de colors en cambres de televisió en color. Este efecte d'interferència també és lo que causa els colorits patrons de l'arc iris que es veuen en les taques de petròleu i en les pompes de sabó.[58]
Difracció i resolució òptica
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Difracció.
La difracció és el procés pel que l'interferència de la llum s'observa més comunament. L'efecte va ser descrit per primera volta en 1665 per Francesco Maria Grimaldi, qui també va falcar el terme del llatí diffringere, per a «trencar-se en trossos».[61][62] Posteriorment en eixe mateix sigle, Robert Hooke i Isaac Newton també varen descriure fenomens que ara es coneixen com a difracció en anells de Newton,[63] mentres que James Gregory va registrar les seues observacions sobre els patrons de difracció de les plomes d'au.[64]
El primer model de la difracció utilisant l'òptica física es va basar en el principi de Fresnel-Huygens, i va ser desenrollat en 1803 per Thomas Young per mig del seu experimente de la doble rendija, analisant els patrons d'interferència de dos recalats estretament espayades. Va demostrar que els seus resultats sol podien explicar-se si els dos recalats actuaven com dos úniques fonts d'ones en lloc de corpúsculs.[65] En 1815 i 1818, Augustin Fresnel va establir fermament les matemàtiques de cóm l'interferència d'ones pot explicar la difracció.[52]
Els models físics més simples de difracció usen equacions que descriuen la separació angular de franges clares i obscures per la llum d'una llongitut d'ona particular (λ). En general, l'equació pren la forma
a on és la separació entre dos fonts de front d'ona (en el cas dels experiments de Young, varen ser dos recalats), és la separació angular entre la franja central i la franja d'orde , a on el màxim central és .[66]
Esta equació es modifica llaugerament per a tindre en conte una varietat de situacions tals com la difracció a través d'un espai únic, la difracció a través de rendijas múltiples o la difracció a través d'una ret de difracció que conté un gran número de rendijas a igual espayat.[66] Els models de difracció més complicats requerixen treballar en les matemàtiques de Fresnel o de Fraunhofer.[67]
La cristalografia de rajos X fa us del fet de que els àtoms en un cristal tenen un espayat regular a distàncies que estan en l'orde d'un ángstrom. Per a vore els patrons de difracció, es fan passar rajos X en llongituts d'ona similars a eixe espayat a través del cristal. Ya que els cristals són objectes tridimensionals en lloc de reixetes bidimensionales, el patró de difracció associat varia en dos direccions segons la llei de Bragg, i els punts lluents associats es produïxen en patrons únics i és el doble de l'espayat entre àtoms.[66]
Els efectes de la difracció llimiten la sensibilitat d'un detector òptic a la separació entre dos fonts de llum, determinant la seua resolució òptica. En general, la llum que passa per una obertura experimentarà difracció, i les millors imàgens que es poden crear a través d'esta obertura (com es descriu en un sistema llimitat per la difracció) apareixen com un punt central en anells lluents circumdants, separats per franges obscures; este patró es coneix com disc de Airy.[52] El tamany de dit disc ve dau per
a on θ és la resolució angular, λ és la llongitut d'ona de la llum, i D és el diàmetro de l'obertura de l'objectiu. Si la separació angular dels dos punts és significativament menor que el radi angular del disc de Airy, llavors els dos punts no es poden resoldre en l'image, pero si la seua separació angular és molt major que esta, es formen imàgens distintes dels dos punts i per lo tant, es poden resoldre. Rayleigh va definir la «resolució òptica» de forma arbitrària com els dos punts la separació angular dels quals és igual al radi del disc de Airy (medit al primer anell nul, és dir, al primer lloc a on no es veu llum) que poden considerar-se resolts. Es pot vore que quant major és el diàmetro de la lent o la seua obertura, més fina és la resolució.[66] l'interferometría astronòmica, en la seua capacitat per a emular obertures de llínea de base extremadament grans, permet la major resolució angular possible.[59]
Per a imàgens astronòmiques, l'atmòsfera impedix que es conseguixca una resolució òptima en l'espectre visible per la dispersió atmosfèrica que provoca el titilado de les estreles. Els astrònoms es referixen a este efecte com la calitat de visualisació. Les tècniques conegudes com òptica adaptativa s'han utilisat per a eliminar l'alteració atmosfèrica de les imàgens i conseguir resultats que s'acosten al llímit de difracció.[68]
Dispersió
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Dispersió de la llum.
Els processos de refracció tenen lloc en el llímit de l'òptica física, a on la llongitut d'ona de la llum és similar a atres distàncies, com en un fenomen del tipo de la dispersió. El tipo més simple de dispersió és la dispersió de Thomson, que ocorre quan les ones electromagnètiques són desviades per partícules individuals. En el llímit de la dispersió de Thomson, en la que la naturalea ondulatoria de la llum és evident, la llum es dispersa independentment de la freqüència, en contrast en l'efecte Compton, que depén de la freqüència i és estrictament un procés de mecànica quàntica, que involucra la naturalea de la llum com un fes de partícules. En un sentit estadístic, la dispersió elàstica de la llum provocada per numeroses partícules molt més chicotetes que la llongitut d'ona de la llum és un procés conegut com dispersió de Rayleigh, mentres que el procés similar per a dispersar partícules similars o majors que la llongitut d'ona es coneix com difusió de Mie sent l'efecte Tyndall un resultat comunament observat. Una menuda proporció de la dispersió de la llum produïda per àtoms o molècules pot sofrir efecte Raman, a on la freqüència canvia per l'excitació dels àtoms i les molècules. La dispersió de Brillouin es produïx quan la freqüència de la llum varia pels canvis locals en el temps i els moviments d'un material dens.[69]
La dispersió té lloc quan diferents freqüències de llum tenen velocitats de fase diferents, per les propietats del material (dispersió del material) o a la geometria d'una guia d'ona òptica (dispersió de guia d'ona). La forma més familiar de dispersió és una disminució en l'índex de refracció en l'aument de la llongitut d'ona, que s'observa en la majoria dels materials transparents. Açò es diu «dispersió normal». Ocorre en tots els materials dielèctrics, en rancs de llongitut d'ona a on el material no absorbix la llum.[70] En els rancs de llongitut d'ona a on un mig té una absorció significativa, l'índex de refracció pot aumentar en la llongitut d'ona. Este fenomen es denomina «dispersió anómala».[50][70]
La separació de colors per un prisma és un eixemple de dispersió normal. En les superfícies del prisma, la llei de Snell prediu que la llum incident en un àngul θ a la normal es refracta en un àngul igual al [arc sen (sense (θ)/n)]. Per lo tant, la llum blava, en el seu índex de refracció més alt, es desvia en més força que la llum roja, lo que dona com resultat el conegut patró del arcoíris.[50]
La dispersió d'un material a sovint es caracterisa pel número de Abbe, que proporciona una mida de la dispersió simple basada en l'índex de refracció en tres llongituts d'ona específiques. La dispersió de conducció d'ona depén de la constant de propagació.[52] Abdós tipos de dispersió provoquen canvis en les característiques del grup de l'ona i en les característiques del paquet d'ona, que canvien en la mateixa freqüència que l'amplitut de la pròpia ona electromagnètica. La «dispersió de la velocitat de grup» es manifesta com una dispersió de la «envolvente» de la senyal de la radiació i es pot quantificar en un paràmetro de retardo de la dispersió de grup:
a on és la velocitat de grup.[71] Per a un mig uniforme, la velocitat del grup és
a on n és l'índex de refracció i c és la velocitat de la llum en el buit.[72] Açò proporciona una forma més simple per al paràmetro de retardo de la dispersió:
Si D és menor que zero, es diu que el mig té dispersió positiva o dispersió normal. Si D és major que zero, el mig té dispersió negativa. Si un pols de llum es propaga a través d'un mig normalment dispersivo, el resultat és que els components de freqüència més alta es ralentisen més que els components de freqüència més baixa. Per lo tant, el pols es convertix en positivament pulsante, aumentant la seua freqüència en el temps. Açò fa que l'espectre que ix d'un prisma aparega en la llum roja menys refractada i la llum blava/violeta més refractada. Pel contrari, si un pols viaja a través d'un mig dispersivo anómal (negatiu), els components d'alta freqüència viagen més ràpit que els de baixa freqüència i el pols es torna «negativament pulsante», disminuint en freqüència en el temps.[73]
El resultat de la dispersió de la velocitat del grup, ya siga negativa o positiva, és la dispersió temporal del pols. Açò fa que la gestió de la dispersió siga extremadament important en els sistemes de comunicacions òptiques basats en la fibra òptica, ya que si la dispersió és massa alta, un grup de polsos que codifiquen una informació binaria es dispersaran en el temps i es fusionaran,lo que farà impossible extraure la senyal.[71]
Polarisació
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Polarisació electromagnètica.
.svg){kind=link}
.svg){kind=link}
.svg){kind=link}
La polarisació és una propietat general de les ones que descriu l'orientació de les seues oscilacions. Para ones travesseres, com a moltes ones electromagnètiques, descriu l'orientació de les oscilacions en el pla perpendicular a la direcció de desplaçament de l'ona. Les oscilacions poden orientar-se en una sola direcció (polarisació llineal), o la direcció d'oscilació pot rotar a mida que l'ona es desplaça (circular o elíptica). Les ones polarisades circularment poden girar cap a la dreta o cap a l'esquerra respecte a la direcció de desplaçament, i quin d'eixes dos rotacions està present en una ona es denomina quiralidad[74] de l'ona.
La forma típica de considerar la polarisació és realisar un seguiment de l'orientació del vector del camp elèctric a mida que l'ona electromagnètica es propaga. El vector de camp elèctric d'una ona plana es pot dividir arbitrariamente en dos components perpendiculars en les denominacions x i i (en z indicant la direcció de propagació). La forma proyectada en el pla xy pel vector del camp elèctric és una figura de Lissajous que descriu el «estat de polarisació».[52] Les figures anteriors mostren alguns eixemples de l'evolució del vector del camp elèctric (blau), en el temps (l'eix vertical), en un punt particular en l'espai, junt en els seus components x i i (roig/esquerra i verda/dreta), i la ruta traçada pel vector en el pla (violeta): la mateixa evolució ocorreria si s'observa el camp elèctric en la direcció oposta a la propagació en un moment particular mentres el punt evoluciona en l'espai.
En la figura anterior, els components x i i de l'ona de llum estan en fase. En este cas, la relació de les seues amplitut és constant, per lo que la direcció del vector elèctric (el vector suma d'estos dos components) és constant. Com la punta del vector traça una sola llínea en el pla, este cas especial es diu polarisació llineal. La direcció d'esta llínea depén de les amplitut relatives dels dos components.[74]
En la figura central, les dos components ortogonals tenen les mateixes amplitut i estan desfasadas 90°. En este cas, un component és zero quan l'atre component està en amplitut màxima o mínima. Hi ha dos possibles relacions de fase que satisfan este requisit: el component x pot estar 90° per davant del component i o pot estar 90° per darrere del component i. En este cas especial, el vector elèctric traça un círcul en el pla, per lo que esta polarisació es denomina polarisació circular. La direcció de rotació en el círcul depén de quin de les dos relacions de fase existix i corresponen a la «polarisació circular dextrógira» i a la «polarisació circular levógira».[52]
En tots els demés casos, quan els dos components no tenen les mateixes amplitut i/o la seua diferència de fase no és zero ni múltiple de 90°, la polarisació es diu polarisació elíptica perque el vector elèctric traça una elipse en el pla (la elipse de polarisació). Açò es mostra en la figura de dalt a la dreta. Les matemàtiques detallades de la polarisació utilisen el càlcul de Jones i es caracterisen pels paràmetros de Stokes.[52]
Canvi de polarisació
[editar | editar còdic]Els mijos que tenen diferents índexs de refracció per a diferents modos de polarisació es diuen birrefringentes.[74] Manifestacions ben conegudes d'este efecte apareixen en làmines d'ona/retardadores òptics (modos llineals) i en l'efecte Faraday/activitat òptica (modos circulares).[52] Si la llongitut de la ruta en el mig birrefringente és suficient, les ones de polarisació plana eixiran del material en una direcció de propagació significativament diferent, per la refracció. Per eixemple, est és el cas dels cristals macroscòpics de calcita, que presenten a l'espectador dos imàgens desplaçades, ortogonalmente polarisades, de lo que es veu a través d'ells. Va ser este efecte el que va proporcionar el primer descobriment d'un fenomen de polarisació per Rasmus Bartholin en 1669. Ademés, el canvi de fase, i per lo tant, el canvi en l'estat de polarisació, generalment depén de la freqüència, lo que, en combinació en el dicroísmo, a sovint dona lloc a colors lluents i efectes tipo arcoíris. En mineralogia, dites propietats, conegudes com pleocroísmo, s'exploten en freqüència en la finalitat d'identificar minerals utilisant microscopis en llum polarisada. Ademés, molts plàstics que normalment no són birrefringentes apleguen a ser-ho quan estan subjectes a tensió mecànica, un fenomen que és la base dels métodos de fotoelasticidad.[74] Per a fer rotar la polarisació llineal de fas de llum, ademés del polarisador rotatiu, existixen prismáticos que usen la reflexió interna total en un conjunt de prismes dissenyat per a obtindre una transmissió colineal eficient.[75]
En esta image, θ1 – θ0 = θi.
Els mijos que reduïxen l'amplitut de certs modos de polarisació es diuen dicróicos, en dispositius que bloquegen casi tota la radiació en uns dispositius coneguts com filtres polarisadors o simplement polarisadors. La llei de Malus, que du el nom d'Étienne-Louis Malus, diu que quan es coloca un polarisador perfecte en un fes de llum polarisat llineal, l'intensitat, I, de la llum que ho travessa ve donada per
a on
- I0 és l'intensitat inicial, i
- θi és l'àngul entre la direcció de polarisació inicial de la llum i l'eix del polarisador.[74]
Es pot pensar que un fes de llum no polarisada conté una mescla uniforme de polarisació llineals en tots els ànguls possibles. Ya que el valor promig de és 1/2, el coeficient de transmissió es convertix en
En la pràctica, es pert una miqueta de llum en el polarisador i la transmissió real de llum no polarisada serà alguna cosa menor, al voltant del 38% per als polarisadors de tipo Polaroid pero considerablement major (>49.9%) per a alguns tipos de prismes birrefringentes.[52]
Ademés de la birrefringencia i el dicroísmo en mijos extensos, els efectes de la polarisació també poden ocórrer en l'interfaç (reflectante) entre dos materials de diferent índex de refracció. Estos efectes són tractats per les equacions de Fresnel. Part de l'ona es transmet i part es reflectix, i la relació depén de l'àngul d'incidència i de l'àngul de refracció. D'esta manera, l'òptica física es relaciona en la física ondulatoria a través del paràmetro denominat: àngul de Brewster.[52] Quan la llum es reflectix des d'una película prima en una superfície, l'interferència entre les reflexions de les superfícies de la película pot produir polarisació en la llum reflectida i en la transmesa.
Llum natural
[editar | editar còdic]
La majoria de les fonts de radiació electromagnètica contenen una gran cantitat d'àtoms o molècules que emeten llum. L'orientació dels camps elèctrics produïts per estos emissors pot no estar correlacionada, en el cas de la qual es diu que la llum està «no polarisada». Si hi ha una correlació parcial entre els emissors, la llum està «parcialment polarisada». Si la polarisació és constant en tot l'espectre de la font, la llum parcialment polarisada es pot descriure com una superposició d'un component completament no polarisat, i un completament polarisat. La llum pot descriure's en térmens de la seua grau de polarisació i segons els paràmetros de la elipse de polarisació.[52]
Quan és reflectida per materials transparents i lluents, està parcial o totalment polarisada, excepto si la llum és normal (perpendicular) a la superfície. Va ser este efecte el que va permetre al matemàtic Étienne-Louis Malus realisar les medicions que varen permetre desenrollar els primers models matemàtics de la llum polarisada. La polarisació es produïx quan la llum es dispersa en l'atmòsfera terrestre. La llum dispersa produïx la lluentor i el color del cel rebujat. Esta polarisació parcial de la llum dispersada es pot aprofitar en usar filtres polarisadors per a enfosquir el cel en determinades fotografias. La polarisació òptica és principalment important en química, pel dicroísmo circular i a l'activitat òptica («birrefringencia circular») exhibida per molèculas quirales ópticamente actives.[52]
Òptica moderna
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Òptica física.
La òptica moderna comprén àrees de la ciència òptica i de l'ingenieria que es varen fer populars en el XX. Estes àrees de la ciència òptica es relacionen típicament en les propietats electromagnètiques o quàntiques de la llum, pero inclouen atres temes. Un important subcampo de l'òptica moderna, l'òptica quàntica, tracta específicament de les propietats de la llum segons la mecànica quàntica. L'òptica quàntica no és solament teòrica; alguns dispositius moderns, com els làsers, tenen principis de funcionament que descriu la mecànica quàntica. Els detectors de llum, com fotomultiplicadorés i canaltrones, responen a fotons individuals. Els sensors d'image electrònics, com els CCDs, exhibixen un soroll de dispar corresponent a les estadístiques d'events de fotons individuals. Els LEDs i les cèlules fotoeléctricas tampoc es poden entendre sense la mecànica quàntica. En l'estudi d'estos dispositius, l'electrònica quàntica a sovint se superpon en l'òptica quàntica.[76]
Les àrees d'especialitat d'investigació òptica inclouen l'estudi de cóm la llum interactua en materials específics com en l'òptica de cristals i en metamaterialés. Una atra llínea d'investigació se centra en els fenomens associats a les ones electromagnètiques com en les singularitats òptiques, l'òptica sense image, l'òptica no llineal, l'òptica estadística i la radiometria. Ademés, l'ingenieria en computació s'ha interessat en l'òptica integrada, les màquines de visió i les computadores òptiques com a possibles components de la «pròxima generació» d'ordenadors.[77]
En l'actualitat, la ciència pura de l'òptica es diu ciència òptica o física òptica per a distinguir-la de les ciències òptiques aplicades, que es coneixen com ingenieria òptica. Els subcampos destacats de l'ingenieria òptica inclouen l'ingenieria de l'allumenament, la fotònica i l'optoelectrònica, en aplicacions pràctiques com el disseny òptic de lents, la fabricació i prova de components òptics i el processament digital d'imàgens. Alguns d'estos camps se superponen, en llímits nebulosos entre els térmens que descriuen les respectives disciplines, que signifiquen coses llaugerament diferents en diferents parts del món i en diferents àrees de l'indústria. En les últimes décades s'ha desenrollat una comunitat professional d'investigadors en òptica no llineal, gràcies als alvanços en tecnologia làser.[78]
Làser
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Làser.
Un làser és un dispositiu que emet llum (radiació electromagnètica) a través d'un procés cridat: emissió estimulada. El terme làser és un acrònim de l'expressió anglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation («Amplificament de llum per emissió estimulada de radiació»).[79] La llum làser és generalment coherent, lo que significa que s'emet en un estret fes de baixa divergència o que pot convertir-se en un d'estos fas en l'ajuda de components òptics com les lents. Degut a que l'equivalent en microones del làser, el "màser", es va desenrollar primer, els dispositius que emeten freqüències de microones i de radi generalment es diuen "másers".[80]
El primer làser en funcionament va ser presentat el 16 de maig de 1960 per Theodore Harold Maiman en els Hughes Research Laboratories.[82] Quan es varen inventar li'ls va cridar "una solució que busca un problema".[83] Des de llavors els làsers s'han convertit en una indústria multimillonària, en utilitat en mils d'aplicacions molt variades. La primera aplicació de làser visible en la vida quotidiana de la població general va ser l'escàner de còdic de barres dels supermercats, introduït en 1974.[84] El reproductor laserdisc, presentat en 1978, va anar el primer producte de consum exitós en incloure un làser, pero el reproductor de disc compacte va ser el primer dispositiu equipat en làser verdaderament comú en les llars dels consumidors des de 1982.[85] Estos dispositius d'almagasenament òptic usen un diodo làser de menys d'un milímetro d'ample en el que escanegen la superfície del disc per a la recuperació de senyes. Les comunicacions per fibra òptica depenen dels làsers per a transmetre grans cantitats d'informació a la velocitat de la llum. Atres aplicacions comunes dels làsers inclouen les impressores làser i els punters làser. També s'usen en medicina en àrees com la cirugia general, la cirugia refractiva i la microdisección làser; aixina com en aplicacions militars com sistemes antimissil, contramedidas electro-òptiques i sistemes lIDAR. Els làsers també s'usen en holografía, gravats 3D, pantalles làser i depilació làser.[86]
En construcció s'utilisen com ferramentes de tall de planches metàliques; en geodèsia i topografia els telémetros làser servixen per a la mida precisa de distàncies (com en el cas extrem de la medició de la distància entre la Terra i la Lluna, utilisant els espills situats en la superfície del satèlit per distintes missions espacials); i en la navegació aeronàutica són la base dels giróscopos làser d'anell.
Aixina mateix, en alguns tipos de reactors de fusió nuclear s'utilisen rajos làser de gran potència per a alcançar les elevades temperatures que requerixen este tipo de reaccions.
Efecte Kapitsa-Dirac
[editar | editar còdic]l'efecte Kapitsa-Dirac fa que els fas de partícules es difracten com a resultat de trobar-se en una ona estacionaria de llum. La llum es pot usar per a manipular fragments atòmics o moleculars de matèria, aprofitant les propietats d'este fenomen (vore pinça òptica).
Aplicacions
[editar | editar còdic]L'òptica és part de la vida quotidiana. L'ubiqüitat dels sistemes visuals en biologia indica el paper central que juga l'òptica com a ciència d'un dels cinc sentits. Moltes persones es beneficien d'ulleres o lent de contacte, i l'òptica és essencial per al funcionament de molts bens de consum, incloses càmares fotogràfiques, de cine o de televisió. L'arc iris i els espillismes són eixemples de fenomens òptics. La fibra òptica proporciona la ret troncal tant para Internet com per a la telefonia moderna.
Ull humà
[editar | editar còdic]
- Artícul principal → Ull humà.
L'ull humà funciona enfocant la llum sobre una capa de fotoreceptorés cridada retina, que forma el revestiment interior de la part posterior de l'ull. L'enfocament es conseguix per mig d'una série de mijos transparents. La llum que entra a l'ull passa primer a través del còrnea, que proporciona gran part de la potència òptica de l'ull. Després continua a través del decorregut contingut just darrere de la còrnea, en la cambra anterior, i pansa a través de la pupila. A continuació travessa el cristalí, que enfoca més la llum i permet l'ajust de l'enfocament, i pansa a través del cos principal de decorregut interior de l'ull, el humor vítreo, i alcança la retina. Les cèlules fotosensibles de la retina recobrixen la part posterior de l'ull, llevat a on ix el nervi òptic; açò dona com resultat un punt cego.
Hi ha dos tipos de cèlules fotorreceptoras, bastons i cons, que són sensibles a diferents aspectes de la llum. Les cèlules[87] Els cons són sensibles a l'intensitat de la llum en un ampli ranc de freqüència, per lo tant són responsables de la visió en blanc i negre. Els bastons no estan presents en la fóvea, l'àrea de la retina responsable de la visió central, i no són tan sensibles com els cons als canvis espacials i temporals de la llum. No obstant, hi ha vint voltes més bastons que cons en la retina, perque els primers estan presents en un àrea més àmplia. Per la seua distribució més àmplia, els bastons són responsables de la visió perifèrica.[88]
Pel contrari, els cons són menys sensibles a l'intensitat general de la llum, pero es presenten en tres varietats que són sensibles a diferents rancs de freqüència i, per lo tant, s'utilisen en la percepció del color i en la visió fotópica. Les cèlules còniques estan altament concentrades en la fóvea i tenen una agudea visual alta, lo que significa que són millors per a la resolució espacial que les cèlules bastó. Ya que els cons no són tan sensibles a la llum tènue com els bastons, la major part de la visió nocturna es llimita als bastons. De la mateixa manera, com els cons es troben en la fóvea, la visió central (inclosa la visió necessària per a realisar la majoria de les tasques de detall fi, com la llectures, la costura o l'examen cuidadós dels objectes) es realisa per mig dels cèlules cons.[88]
Els músculs ciliars al voltant del cristalí permeten ajustar l'enfocament de l'ull. Este procés es coneix com acomodació. La presbicia i el punt remot definixen les distàncies més propenca i més lluntana a l'ull en les que un objecte pot enfocar-se en nitidea. Per a una persona en visió normal, el punt lluntà es troba en l'infinit. L'ubicació del punt propenc depén de quànt poden aumentar els músculs la curvatura del cristalí i de la seua pèrdua de flexibidad en l'edat. Optometristas, oftalmólogoss i òptics generalment consideren que un punt propenc apropiat està més prop que la distància de llectura normal, aproximadament 25 cm.[87]
Els defectes en la visió poden explicar-se utilisant principis òptics. A mida que les persones envellixen, el cristalí es torna menys flexible i el punt propenc s'allunta de l'ull, una situació coneguda com presbicia. De la mateixa manera, les persones que sofrixen d'hipermetropía no poden disminuir la distància focal del seu cristalí lo suficient com per a permetre que els objectes propencs es vegen en la seua retina. Pel contrari, la miopia es produïx quan el punt lluntà està considerablement més propenc que l'infinit. Un problema conegut com astigmatisme es produïx quan la còrnea no és esfèrica, sino que és més curva en una determinada direcció. Açò fa que els objectes estesos horisontalment s'enfoquen en la retina de diferent forma que els objectes estesos verticalment, i dona com resultat imàgens distorsionades.[87]
Totes estes deficiecias funcionals es poden corregir en lents correctivas. Per a la presbicia i la hipermetropía, una lent acosta el punt propenc a l'ull, mentres que per a la miopia, envia el punt lluntà a l'infinit. L'astigmatisme es corrig en una lent de superfície cilíndrica que es curva més fortament en una direcció que en una atra, lo que compensa la falta d'uniformitat de la còrnea.[89]
La potència òptica de les lents correctores es medix en dioptrias, un valor igual al invers de la distància focal mida en metros. Una distància focal positiva correspon a una lent convergent i una distància focal negativa corresponent a una divergent. Per a les lents que també corrigen l'astigmatisme, es donen tres números: un per a la potència esfèrica, un atre per a la potència cilíndrica i el tercer per a l'àngul d'orientació de l'astigmatisme.[89]
Efectes visuals
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Ilusions òptiques.
Les ilusions òptiques (també cridades ilusions visuals) es caracterisen per ser imàgens visualment percebudes que diferixen de la realitat objectiva. L'informació recopilada pels ulls es processa en el cervell per a donar una percepció que diferix de l'objecte que s'està observant. Les ilusions òptiques poden ser el resultat de variats fenomens, que inclouen els efectes físics que creen imàgens que són diferents dels objectes que els produïxen, els efectes fisiològics en els ulls i en el cervell d'una estimulació excessiva (per eixemple, lluentor, inclinament, color o moviment) i les ilusions cognitives en les que l'ull i el cervell produïxen inferència subconscients.[90]
Les ilusions cognitives inclouen algunes que resulten de la mala aplicació inconscient de certs principis òptics. Per eixemple, efectes com la habitació d'Ames, l'ilusió de Hering, les de Müller-Lyer, Orbison, Ponzo, Sander i de Wundt, es basen en crear la sensació de distància per mig de l'us de llínees convergents i divergents, de la mateixa manera que els rajos de llum paralels (o de fet, qualsevol conjunt de llínees paraleles) semblen convergir en un punt de fuga situat en l'horisó quan es representa una perspectiva en dos dimensions.[91] Esta sugestió és també la responsable de la famosa ilusió llunar, en la que la lluna, a pesar de tindre essencialment el mateix diàmetro angular, sembla molt més gran prop del horisó que en el cenit.[92] Esta ilusió va confondre a Ptolomeo, que incorrectament la va atribuir a la refracció atmosfèrica quan la va descriure en el seu tractat d'òptica.[15]
Un atre tipo d'ilusió òptica explota patrons descomposts per a enganyar a la ment, de manera que perceba simetria o asimetria que no estan realment presents. Els eixemples inclouen les ilusions de la paret de la cafeteria, d'Ehrenstein, de l'espiral de Fraser, de Poggendorff i l'ilusió de Zöllner. Relacionats, pero no sent estrictament ilusions, estan els patrons produïts per la superposició d'estructures periòdiques. Per eixemple, els teixits transparents en una estructura de cuadrícula produïxen formes conegudes com patró de Moiré, mentres que la superposició de patrons transparents periòdics que comprenen llínees o curves opaques paraleles produïx patrons líneales de Moiré.[93]
Instruments òptics
[editar | editar còdic]
- Artícul principal → Instrument òptic.
Les lents simples tenen una gran varietat d'aplicacions que inclouen objectius fotogràfics, lents correctivas i lupas, mentres que els espills simples s'usen en reflectores parabòlics i espills retrovisores. La combinació de varis espills, prismes i lents produïx instruments òptics composts que tenen diversos usos pràctics. Per eixemple, un periscopi està format simplement per dos espills plans alineats per a permetre vore evitant un obstàcul. Els instruments òptics composts més famosos de la ciència són el microscopi i el telescopi, que varen ser ideats pels holandesos a finals de el XVI.[94]
Els microscopis es varen desenrollar primer en sol dos lents: un objectiu i un ocular. La lent de l'objectiu és essencialment una lupa, i es va dissenyar en una distància focal molt menuda, mentres que l'ocular generalment té una distància focal més llarga. Açò té l'efecte de produir imàgens ampliades d'objectes propencs. En general, s'utilisa una font d'allumenament adicional, ya que les imàgens ampliades són més dèbils pel principi de conservació de l'energia i a la dispersió dels rajos de llum sobre un àrea de superfície més gran. Els microscopis moderns, coneguts com a microscopis composts tenen moltes lents (generalment quatre) per a optimisar la seua funcionalitat i millorar l'estabilitat de l'image.[94] Una varietat llaugerament diferent de microscopi, el microscopi estereoscópico, permet obtindre dos imàgens de les mostres examinades, que es perceben en tres dimensions gràcies a l'us d'un sistema binocular.[95]
Els primers telescopis, els denominats telescopis refractors també es varen desenrollar en un sol objectiu i una lent ocular. En contrast en el microscopi, la lent de l'objectiu del telescopi es va dissenyar en una gran distància focal per a evitar aberracions òptiques. L'objectiu enfoca una image d'un objecte distant en el seu punt focal, que s'ajusta per a localisar-se a la seua volta en el punt focal d'un ocular en una distància focal molt més menuda. L'objectiu principal d'un telescopi no és necessàriament l'ampliació, sino més be la recolecció de llum, que ve determinada pel tamany físic de la lent de l'objectiu. Per lo tant, els telescopis es denominen normalment pels diàmetros dels seus objectius més que per l'ampliació que es pot obtindre canviant els oculars. Degut a que l'ampliació d'un telescopi és igual a la distància focal de l'objectiu dividida per la distància focal de l'ocular, els oculars de llongitut focal més menuda produïxen una major ampliació.[94]
Com fabricar lents grans és molt més difícil que crear grans espills, la majoria dels telescopis moderns són telescopis reflectores, és dir, telescopis que usen un espill primari en lloc d'un objectiu. Les mateixes consideracions òptiques generals que s'apliquen als telescopis reflectores, s'apliquen als telescopis de refracció, a saber, que quant major és l'espill primari, més llum s'arreplega, i l'ampliació és igual a la distància focal de l'espill primari dividida per la distància focal de l'ocular. Els telescopis professionals generalment no tenen oculars i en el seu lloc es coloca un sistema de captació d'imàgens electrònic (a sovint un dispositiu de càrrega acoplada) en el punt focal.[94]
Fotografia
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Fotografia.
L'òptica de la fotografia involucra tant l'us de lents com el mig en el que es registra la radiació electromagnètica, ya siga una placa, una película o un dispositiu de càrrega acoplada. Els fotógrafs deuen considerar la relació de reciprocitat entre la cambra i la pren, que es resumix per mig de l'igualtat
- Exposició efectiva = Àrea d'Obertura x Temps d'Exposició x Luminancia de l'escena[96]
En atres paraules, quant menor siga l'obertura (proporcionant una major profunditat d'enfocament), menor serà la cantitat de llum que entrarà, per lo que deurà aumentar-se el temps d'exposició (lo que pot provocar una image borrosa si es produïx moviment). Un eixemple de l'us de la llei de reciprocitat és la regla 16/f, que proporciona una referència aproximada de la configuració necessària per a estimar l'exposició adequada durant el dia.[97]
L'obertura d'una cambra es medix en un número sense unitats denominat "f", f/#, a sovint anotat com , i dau per
a on és la distància focal i és el diàmetro de l'orifici del diafragma d'entrada. Per convenció, "f/#" es tracta com un símbol únic, i els valors específics de f/# s'escriuen reemplaçant l'almohadilla per un valor numèric. Les dos formes d'aumentar el llímit de la focal són disminuir el diàmetro del obturador o canviar a una distància focal més llarga (en el cas d'un zoom, açò es pot fer simplement ajustant la lent). Els números f més alts també tenen una profunditat de camp més gran degut a que l'objectiu s'acosta al llímit d'una cambra estenopeica que pot enfocar totes les imàgens perfectament, independentment de la distància, pero requerix temps d'exposició molt llarcs.[98]
El camp de visió que proporcionarà la lent canvia en la distància focal de la lent. Hi ha tres classificacions bàsiques basades en la relació en el tamany diagonal de la película o el tamany del sensor de la cambra sobre la distància focal de la lent:[99]
- Objectiu normal: àngul de visió d'aproximadament 50° (cridat «normal» perque este àngul es considera aproximadament equivalent a la visió humana[99]) i una distància focal aproximadament igual a la diagonal de la película o sensor.[100]
- Objectiu gran angular: àngul de visió més ample que 60° i distància focal més curta que una lent normal.[101]
- Objectiu de foc llarc: àngul de visió més estret que una lent normal. Esta és una lent en una llongitut focal més llarga que la mida diagonal de la película o sensor.[102] El tipo més comú de lent d'enfocament llarc és el teleobjetivo, un disseny que utilisa un "grup de teleobjetivo" especial per a ser físicament més curt que la seua distància focal.[103]
Els zoom moderns poden tindre alguns o tots estos atributs.
El valor absolut per al temps d'exposició requerit depén de la sensibilitat lumínica del mig utilisat (mida segons una escala de sensibilitat fotogràfica o, per a mijos digitals, pel seu eficiència quàntica).[104] Les primeres fotografies usaven mijos que tenien molt poca sensibilitat a la llum, i per lo tant els temps d'exposició tenien que ser llarcs, inclús para prens molt lluents. A mida que la tecnologia ha millorat, també ho ha fet la sensibilitat gràcies al desenroll de películes cada volta més versàtils i de cambres digitals en millors prestacions.[105]
Atres resultats de l'òptica física i geomètrica s'apliquen a l'òptica de la cambra. Per eixemple, la capacitat de resolució màxima d'una configuració particular de la cambra està determinada pel llímit de difracció associat en el tamany del obturador i, aproximadament, pel criteri de Rayleigh.[106]
Òptica atmosfèrica
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Òptica atmosfèrica.
Un cel colorit a sovint es deu a la dispersió de la llum produïda per partícules en suspensió i per la contaminació atmosfèrica, com en esta fotografia d'una posada de sol durant els incendis forestals d'octubre de 2007 en Califòrnia.
Les propietats òptiques úniques de l'atmòsfera causen una àmplia gama de fenomens òptics espectaculars. El color blau del cel és un resultat directe de la dispersió de Rayleigh que redirigix la llum solar de major freqüència (blava) al camp de visió de l'observador. Degut a que la llum blava es dispersa més fàcilment que la llum roja, el sol adquirix un to rojós quan s'observa a través d'una atmòsfera espessa, com durant un orto o ocàs. Les partícules suspeses en el cel pot dispersar diferents colors en diferents ànguls creant colorits cels lluents en anochecer i en amanecer. La dispersió de cristals de gèl i atres partícules en l'atmòsfera és responsable dels halos, arrebolés, corones, rajos crepusculares i parhelios. La variació en este tipo de fenomens es deu als diferents tamanys i geometria de les partícules.[107]
Els espillismes són fenomens òptics en els que els rajos de llum es curven per variacions tèrmiques que modifiquen l'índex de refracció de l'aire, produint imàgens desplaçades o molt distorsionades d'objectes distants. Atres espectaculars fenomens òptics associats en este efecte inclouen l'efecte Nova Zembla a on el sol sembla elevar-se abans de lo previst en una forma distorsionada. Una atra forma cridanera de refracció que es produïx en condicions d'inversió tèrmica és el fenomen cridat Fata Morgana, en el que els objectes en l'horisó o inclús més allà de l'horisó, com a illes, penya-segats, barcos o icebergs, apareixen allargats i elevats, com "castells de conte de fades".[108]
Els arcoíris són el resultat d'una combinació de reflexió interna i refracció dispersiva de la llum en les gotes de pluja. Una sola reflexió en la part posterior d'una série de gotes de pluja produïx un arcoíris en un tamany angular en el cel que varia de 40° a 42°, en el color roig en l'exterior. Els dos tipos de arcoíris dobles són produïts per dos reflexos interns en un tamany angular de 50,5° a 54°, en el color violeta en l'exterior. Degut a que els arcs iris es veuen en el sol a 180° del centre del arcoíris, són més prominents quant més prop està el sol de l'horisó.[74]
Vore també
[editar | editar còdic]- [[Archiu:{{#switch:Física|20px|Vore el portal sobre Física]] Portal:Física. Contingut relacionat en Física.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Plantilla:Raer
- ↑ SALVAT UNIVERSAL. Diccionari Enciclopèdic, Setzena, 1986 edició, Barcelona, Espanya: Salvat Editors S.A., p. Prenc 15; 351. ISBN 84-345-4703-1.
- ↑ 3,0 3,1 (1993) McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, 5ª edició, McGraw-Hill.
- ↑ «[1]», BBC News. Consultat el Dumenge, 3 de giner de 2010.
- ↑ T. F. Hoad (1996). The Concise Oxford Dictionary of English Etymology. ISBN 0-19-283098-8.
- ↑ A History Of The Eye Retrieved 2012-06-10.
- ↑ «Fundoro. Sessió IV: Llum, visió i colors en Descartes (entre Aristóteles i Newton)». fundacionorotava.org. Consultat el 19 de febrer de 2019.
- ↑ «La naturalea de la llum (I) - El Tamís». eltamiz.com. Consultat el 19 de febrer de 2019.
- ↑ "Empédocles errava en parlar de la llum com alguna cosa que “viaja” o que existix en un moment donat entre la Terra i la seua envoltura, en un moviment imperceptible per a nosatres; esta idea és contrària tant a les proves argumentals com als fets observats. Si la distància recorreguda anara curta tal volta este moviment fora inobservable, pero quan la distància és des de l'extrem oriental a l'occidental, du massa llunt a la nostra credulidad."Sobre l'ànima, 419b, 25-30
- ↑ Berryman, Sylvia (2016). Democritus, Winter 2016 edició, Metaphysics Research Lab, Stanford University.
- ↑ «Epicurus | Internet Encyclopedia of Philosophy» (en en-us). Consultat el 2022-01-10.
- ↑ T. L. Heath (2003). A manual of greek mathematics, Courier Dover Publications, pp. 181–182. ISBN 0-486-43231-9.
- ↑ William R. Uttal (1983). Visual Form Detection in 3-Dimensional Space, Psychology Press, pp. 25–. ISBN 978-0-89859-289-4.
- ↑ Euclid (1999). Elaheh Kheirandish (ed.). The Arabic version of Euclid's optics = Kitāb Uqlīdis fī ikhtilāf al-manāẓanar, New York: Springer. ISBN 0-387-98523-9.
- ↑ 15,0 15,1 Ptolemy (1996). A. Mark Smith (ed.). Ptolemy's theory of visual perception: an English translation of the Optics with introduction and commentary, DIANE Publishing. ISBN 0-87169-862-5.
- ↑ Adamson, Peter (2006). "Al-Kindi¯ and the reception of Greek philosophy". In Adamson, Peter; Taylor, R.. The Cambridge companion to Arabic philosophy. Cambridge University Press. p. 45. ISBN 978-0-521-52069-0.
- ↑ 17,0 17,1 (1990).Isis.81(3)
- 464–491.doi:10.1086/355456.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ (2003) The Enterprise of Science in Islam: New Perspectives, MIT Press, pp. 85–118. OCLC 50252039. ISBN 0-262-19482-1.
- ↑ G. Hatfield (1996). «Was the Scientific Revolution Really a Revolution in Science?», Tradition, Transmission, Transformation: Proceedings of Two Conferences on Pre-modern Science held at the University of Oklahoma, Brill Publishers, p. 500. ISBN 90-04-10119-5.
- ↑ Nader El-Bizri(2005).Arabic Sciences and Philosophy.15(2)
- 189–218.doi:10.1017/S0957423905000172.
- ↑ Nader El-Bizri(2007).Arabic Sciences and Philosophy.17
- 57–80.doi:10.1017/S0957423907000367.
- ↑ G. Simon(2006).The Medieval History Journal.9doi:10.1177/097194580500900105.
- ↑ (1995) Binocular Vision and Stereopsis, Oxford University Press, p. 7. ISBN 978-0-19-508476-4.
- ↑ (2010) Representing Light Across Arts and Sciences: Theories and Practices, V&R unipress GmbH, p. 42. ISBN 978-3-89971-735-8.
- ↑ (2010) «Classical Optics and the Perspectiva Traditions Leading to the Renaissance», Renaissance Theories of Vision (Visual Culture in Early Modernity), Farnham, Surrey: Ashgate, pp. 11–30. ISBN 1-409400-24-7.; El-Bizri, Nader (2014). «Seeing Reality in Perspective: 'The Art of Optics' and the 'Science of Painting'», The Art of Science: From Perspective Drawing to Quàntum Randomness, Doredrecht: Springer, pp. 25–47.
- ↑ D. C. Lindberg, Theories of Vision from al-Kindi to Kepler, (Chicago: Univ. of Chicago Pr., 1976), pp. 94–99.
- ↑ Vincent (2007). Renaissance Vision from Spectacles to Telescopes, Philadelphia, PA: American Philosophical Society, pp. 4–5. ISBN 978-0-87169-259-7.
- ↑ '''The Galileo Project > Science > The Telescope''' by Al Van Helden '' Galileo.rulle.edu. Retrieved 2012-06-10.
- ↑ Henry C. King (2003). The History of the Telescope, Courier Dover Publications, p. 27. ISBN 978-0-486-43265-6.
- ↑ (2008) Thinking about Life: The History and Philosophy of Biology and Other Sciences, Springer, p. 17. ISBN 978-1-4020-8865-0.
- ↑ Ilardi, Vincent (2007). Renaissance Vision from Spectacles to Telescopes, American Philosophical Society, p. 210. ISBN 978-0-87169-259-7.
- ↑ Microscopes: Clave Line, Nobel Foundation. Retrieved April 3, 2009
- ↑ Watson (2007). Stargazer: The Life and Claves of the Telescope, Allen & Unwin, p. 55. ISBN 978-1-74175-383-7.
- ↑ Ilardi, Vincent (2007). Renaissance Vision from Spectacles to Telescopes, American Philosophical Society, p. 244. ISBN 978-0-87169-259-7.
- ↑ Caspar, Kepler, pp. 198–202 , Courier Dover Publications, 1993, ISBN 0-486-67605-6.
- ↑ 37,0 37,1 A. I. Sabra (1981). Theories of light, from Descartes to Newton, CUP Archive. ISBN 0-521-28436-8.
- ↑ W. F. Magie (1935). A Source Book in Physics, Harvard University Press, p. 309.
- ↑ J. C. Maxwell(1865).Philosophical Transactions of the Royal Society of London.155doi:10.1098/rstl.1865.0008.
- ↑ Relativitat especial, Volum 1, Reverte, 1996, pp. 43 de 341. ISBN 9788429140972.
- ↑ Per a una millor aproximació a les motivacions intelectuals de Planck sobre els quants, vore H. Kragh, Max Planck: the reluctant revolutionary [2] archivat en Wayback Machine., Physics World. December 2000.
- ↑ [enllaç trencat] The chapter is an English translation of Einstein's 1905 paper on the photoelectric effect.
- ↑ (1905).Annalen der Physik.322(6)
- 132–148.doi:10.1002/andp.19053220607.
- ↑ (1913).Philosophical Magazine.26, Séries 6
- 1–25.. Artícul clau relacionant el model atòmic de Bohr i l'enllaç covalente.
- ↑ R. Feynman (1985). «Chapter 1», QED: The Strange Theory of Light and Matter, Princeton University Press, p. 6. ISBN 0-691-08388-6.
- ↑ N. Taylor (2000). LASER: The inventor, the Nobel laureate, and the thirty-year patent war, New York: Simon & Schuster. ISBN 0-684-83515-0.
- ↑ (28 d'octubre de 2010) Optical Physics, Cambridge University Press, p. 48. ISBN 978-0-521-49345-1.
- ↑ Arthur Schuster (1904). An Introduction to the Theory of Optics, E. Arnold, p. 41.
- ↑ J. E. Greivenkamp (2004). Field Guide to Geometrical Optics. SPIE Field Guides vol. FG01, SPIE, pp. 19–20. ISBN 0-8194-5294-7.
- ↑ 50,00 50,01 50,02 50,03 50,04 50,05 50,06 50,07 50,08 50,09 H. D. Young (1992). «35», University Physics 8i, Addison-Wesley. ISBN 0-201-52981-5.
- ↑ (1978) Gradient Index Optics, New York: Academic Press.
- ↑ 52,00 52,01 52,02 52,03 52,04 52,05 52,06 52,07 52,08 52,09 52,10 52,11 52,12 E. Hecht (1987). Optics, 2ª edició, Addison Wesley. ISBN 0-201-11609-X. Chapters 5 & 6.
- ↑ MV Klein & TE Furtak, 1986, Optics, John Wiley & Sons, New York ISBN 0-471-87297-0.
- ↑ (1865).Philosophical Transactions of the Royal Society of London.155doi:10.1098/rstl.1865.0008. This article accompanied a December 8, 1864 presentation by Maxwell to the Royal Society. See also A dynamical theory of the electromagnetic field.
- ↑ M. Born and E. Wolf (1999). Principle of Optics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-64222-1.
- ↑ J. Goodman (2005). Introduction to Fourier Optics, 3ª ed, edició, Roberts & Co Publishers. ISBN 0-9747077-2-4.
- ↑ A. E. Siegman (1986). Lasers, University Science Books. ISBN 0-935702-11-3. Chapter 16.
- ↑ 58,0 58,1 58,2 58,3 H. D. Young (1992). University Physics 8i, Addison-Wesley. ISBN 0-201-52981-5.Chapter 37
- ↑ 59,0 59,1 P. Hariharan (2003). Optical Interferometry, 2ª edició, Sant Diego, USA: Academic Press. ISBN 0-12-325220-2.
- ↑ E. R. Hoover (1977). Cradle of Greatness: National and World Achievements of Ohio's Western Reserve, Cleveland: Shaker Savings Association.
- ↑ J. L. Aubert (1760). Memoires pour l'histoire dones sciences et dones beaux arts, Pariu: Impr. de S. A. S.; Chez E. Ganeau, p. 149.
- ↑ D. Brewster (1831). A Treatise on Optics, London: Longman, Rees, Orme, Brown & Green and John Taylor, p. 95.
- ↑ R. Hooke (1665). Micrographia: or, Some physiological descriptions of minute bodies made by magnifying glasses, London: J. Martyn and J. Allestry. ISBN 0-486-49564-7.
- ↑ H. W. Turnbull(1940–1941).Notes and Records of the Royal Society of London.3doi:10.1098/rsnr.1940.0003.
- ↑ T. Rothman (2003). Everything's Relative and Other Fables in Science and Technology, New Jersey: Wiley. ISBN 0-471-20257-6.
- ↑ 66,0 66,1 66,2 66,3 H. D. Young (1992). University Physics 8i, Addison-Wesley. ISBN 0-201-52981-5.Chapter 38
- ↑ R. S. Longhurst (1968). Geometrical and Physical Optics, 2nd Edition, London: Longmans.
- ↑ Lucky Exposures: Diffraction limited astronomical imaging through the atmosphere by Robert Nigel Tubbs
- ↑ (1983) Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley. ISBN 0-471-29340-7.
- ↑ 70,0 70,1 J. D. Jackson (1975). Classical Electrodynamics, 2ª edició, Wiley, p. 286. ISBN 0-471-43132-X.
- ↑ 71,0 71,1 (1998) Optical Networks: A Practical Perspective, London: Academic Press. ISBN 0-12-374092-4.
- ↑ Brillouin, Léon. Wave Propagation and Group Velocity. Academic Press Inc., New York (1960)
- ↑ (1999) Principle of Optics, Cambridge: Cambridge University Press, pp. 14–24. ISBN 0-521-64222-1.
- ↑ 74,0 74,1 74,2 74,3 74,4 74,5 H. D. Young (1992). University Physics 8i, Addison-Wesley. ISBN 0-201-52981-5.Chapter 34
- ↑ F. J. Duarte (2015). Tunable Laser Optics, 2ª edició, New York: CRC, pp. 117–120. ISBN 978-1-4822-4529-5.
- ↑ D. F. Walls and G. J. Milburn Quàntum Optics (Springer 1994)
- ↑ Alastair D. McAulay (16 de giner de 1991). Optical computer architectures: the application of optical concepts to next generation computers, Wiley. ISBN 978-0-471-63242-9.
- ↑ Y. R. Shen (1984). The principles of nonlinear optics, New York, Wiley-Interscience. ISBN 0-471-88998-9.
- ↑ «laser». Reference.com. Archivat des d'el original, el 31 de març de 2008. Consultat el 15 de maig de 2008.
- ↑ Charles H. Townes – Nobel Lecture nobelprize.org
- ↑ «[3]». Consultat el 25 de juny de 2014.
- ↑ C. H. Townesarchivedate=2008-05-17. «The first laser». University of Chicago. Consultat el 15 de maig de 2008.
- ↑ C. H. Townes (2003). «The first laser», A Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World, University of Chicago Press, pp. 107–12. ISBN 0-226-28413-1.
- ↑ What is a bar code? dens-wave.com
- ↑ «[4]», BBC News. Consultat el 17 d'agost de 2007.
- ↑ (1987) Lasers: Principles and Applications, Prentice Hall International Séries in Optoelectronics, Prentice Hall. ISBN 0-13-523697-5.
- ↑ 87,0 87,1 87,2 (2000) Optics of the Human Eye, Elsevier. ISBN 0-7506-3775-7.
- ↑ 88,0 88,1 (2000) Principles of Neural Science, 4ª edició, New York: McGraw-Hill, pp. 507–513. ISBN 0-8385-7701-6.
- ↑ 89,0 89,1 D. Meister. «Ophthalmic Lens Design». OptiCampus.com. Archivat des d'el original, el 27 de decembre de 2008. Consultat el 12 de novembre de 2008.
- ↑ J. Bryner. «Key to All Optical Illusions Discovered». LiveScience.com. Archivat des d'el original, el 5 de setembre de 2008.
- ↑ Geometry of the Vanishing Point Convergence [5] archivat en Wayback Machine.
- ↑ "The Moon Illusion Explained", 4 de decembre de 2015, Don McCready, University of Wisconsin-Whitewater
- ↑ (2001) Energy Minimization Methods in Computer Vision and Pattern Recognition, Springer. ISBN 978-3-540-42523-6.
- ↑ 94,0 94,1 94,2 94,3 H. D. Young (1992). «36», University Physics 8i, Addison-Wesley. ISBN 0-201-52981-5.
- ↑ «Introduction to Stereomicroscopy». Nikon MicroscopyU. Archivat des d'el original, el 16 de setembre de 2011.
- ↑ (1907) Investigations on the Theory of the Photographic Process, Longmans, Green and Co, p. 214.
- ↑ B. J. Suess (2003). Mastering Black-and-White Photography, Allworth Communications. ISBN 1-58115-306-6.
- ↑ M. J. Langford (2000). Basic Photography, Focal Press. ISBN 0-240-51592-7.
- ↑ 99,0 99,1 Warren, Bruce (2001). Photography, Cengage Learning, p. 71. ISBN 978-0-7668-1777-7.
- ↑ Leslie D. Stroebel (1999). View Camera Technique, Focal Press. ISBN 0-240-80345-0.
- ↑ S. Simmons (1992). Using the View Camera, Amphoto Books, p. 35. ISBN 0-8174-6353-4.
- ↑ Sidney F. Ray (2002). Applied Photographic Optics: Lenses and Optical Systems for Photography, Film, Video, Electronic and Digital Imaging, Focal Press, p. 294. ISBN 978-0-240-51540-3.
- ↑ New York Claves Staff (2004). The New York Claves Guide to Essential Knowledge, Macmillan. ISBN 978-0-312-31367-8.
- ↑ (2000) Principles of Radiographic Imaging: An Art and a Science, Thomson Delmar Learning. ISBN 0-7668-1300-2.
- ↑ W. Crawford (1979). The Keepers of Light: A History and Working Guide to Early Photographic Processes, Dobbs Ferry, New York: Morgan & Morgan, p. 20. ISBN 0-87100-158-6.
- ↑ J. M. Cowley (1975). Diffraction physics, Amsterdam: North-Holland. ISBN 0-444-10791-6.
- ↑ C. D. Ahrens (1994). Meteorology Today: an introduction to weather, climate, and the environment, 5.ª edició, West Publishing Company, pp. 88–89. ISBN 0-314-02779-3.
- ↑ A. Young. «An Introduction to Mirages». Archivat des d'el original, el 10 de giner de 2010.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Óptica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.