Anar al contingut

Òptica física

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Laser Interference. caps block 0
L'òptica física s'utilisa per a explicar efectes tals com la difracció.

En física, la òptica física o òptica ondulatoria és la branca de l'òptica que pren la llum com una ona i explica alguns fenomens que no es podrien explicar prenent la llum com un raig.[1] Estos fenomens són:

  • Difracció: És la capacitat de les ones per a canviar la direcció al voltant d'obstàculs en la seua trayectòria, açò es deu a la propietat que tenen les ones de generar nous fronts d'ona.
  • Polarisació: És la propietat per la qual un o més dels múltiples plans en que vibren les ones de llum es filtra impedint el seu pas.

Història

[editar | editar còdic]
Difracció en la rendija segons el principi de Huygens. Els punts grocs mostren els punts de partida imaginaris de noves ones.

Els inicis de l'òptica són les lents fabricades pels antics egipcíacs i mesopotámicos. Les primeres lents conegudes, fetes de cristal polit, a sovint de cuarzo, daten de l'any 700 a. C. i es coneixen com lents asirias, com les de Nimrud [2] Els romans i els grecs omplien boles de vidre en aigua per a fer lents. Este descobriment pràctic va ser acompanyat pel desenroll de teories sobre la llum i la visió per part dels antics filòsofs grecs i indis, aixina com pel desenroll de l'òptica geomètrica en el món grecorromano. La paraula òptica prové del grec antic ὀπτική (òptica), que significa "apariència".[3]

En la filosofia grega varen prevaldre dos teories òptiques opostes respecte al funcionament del sentit de la vista: la “intromisionera” i la “ emisiva ”. Segons la primera, la visió prové dels objectes que lliberen les seues còpies (cridades eidolas), que l'ull capta. En molts defensors, entre ells Demócrito, Epicuro, Aristóteles i els seus seguidors, esta teoria sembla tindre certa conexió en les teories modernes sobre lo que realment és la visió, pero seguix sent una mera especulació sense cap base experimental.


Platón va ser el primer en formular clarament la teoria de l'emissió, l'idea de que la percepció visual es conseguix gràcies als rajos emesos pels ulls. En el Timeo també va comentar la paritat de les figures invertides en els espills.[4] Uns 100 anys despuix, Euclides va escriure el tractat Òptica, en el que va relacionar la visió en la geometria, establint aixina l'òptica geomètrica.[5] Va basar el seu treball en la teoria de l'emissió de Platón. Va descriure les regles matemàtiques de la perspectiva i va descriure cualitativamente els efectes de la refracció, encara que va qüestionar l'afirmació de que un raig de llum de l'ull poguera allumenar instantàneament les estreles cada volta que algú parpadeara.[6] En el seu tractat Òptica, Ptolomeo defén la teoria de la extramisión-intromissió de la visió: els rajos (o fluix) de l'ull formen un con, el vèrtiç del qual està dins de l'ull i la seua base definix el camp de visió. Els rajos eren sensibles i transmetien informació sobre la distància i l'orientació de les superfícies a la ment de l'observador. Va recapitular gran part del treball de Euclides i va anar més allà en descriure un método per a medir l'àngul de refracció, encara que no va conseguir vore una conexió empírica entre este i l'àngul d'incidència.[7]


Durant l'Edat Mija, les idees gregues sobre l'òptica varen ser revixcudes i ampliades per autors del món musulmà de l'época. Un dels primers va ser Al-Kindi (c. 801-873), qui va escriure sobre la base de les idees euclidianas i aristotèliques sobre òptica, favorint la teoria de l'emissió perque (en la seua opinió) podia explicar millor els fenomens òptics.[8] En 984, el matemàtic persa Ibn-Sahl va escriure un tractat Sobre la crema d'espills i lents, descrivint correctament una llei de refracció equivalent a la llei de Snell.[9] Va utilisar esta llei per a calcular les formes òptimes de lents i espills esfèrics. A principis de el XI, Alhazen (Ibn al-Haytham) va escriure el Llibre d'Òptica ( Kitab al-Menazir ), en el que va investigar 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.[10][11][12][13][14] Va rebujar la teoria d'emissió de l'òptica ptolemaica i en el seu lloc va propondre l'idea de que la llum es reflectix rectilíneamente en totes les direccions des de tots els punts visibles d'un objecte donat i després entra en l'ull, encara que no va poder explicar cóm l'ull capta els rajos. L'obra de Alhazen va ser en gran part ignorada en el món àrap, pero va ser traduïda anónimamente al llatí al voltant de 1200 i va ser ampliat encara més pel monge polac Witelo,[15] convertint-ho en el llibre de text estàndar sobre òptica en Europa durant els següents 400 anys.[16]


Ya en el XVII es va reconéixer que l'interpretació clàssica de la llum com un fes de rajos rectes era incompleta. La difracció i l'interferència no es poden explicar d'esta manera. Christiaan Huygens va observar cap a 1650 que la propagació de la llum anàloga a les ones de l'aigua explicaria el fenomen. Va formular el seu principi de Huygens, segons el qual de cada punt d'una superfície difractante emanen ones elementals esfèriques que se superponen entre sí i provoquen aixina els efectes de difracció observables. Al principi, Huygens no va ser pres en sério perque la gent favoria la teoria dels corpúsculs d'Isaac Newton. No va ser fins a el XIX que la teoria ondulatoria de la llum (també coneguda com a teoria de l'ondulació) va ser confirmada pel Experiment de la doble rendija de Thomas Young. Els treballs de Joseph von Fraunhofer i Augustin Jean Fresnel varen ampliar encara més la teoria. Friedrich Magnus Schwerd va utilisar la teoria ondulatoria per a explicar els seus extensos experiments de difracció. Heinrich Hertz va proporcionar evidència experimental de la teoria electromagnètica de la llum en 1888 en demostrar l'existència d'ones electromagnètiques.[17]

Introducció

[editar | editar còdic]

Òptica física és també el nom d'una aproximació comunament utilisada en òptica, ingenieria elèctrica i física aplicada. En este context, és un método intermig entre l'òptica geomètrica, que ignora els efectes de les ones , i l'electromagnetisme d'ona completa, que és una teoria precisa. L'adjectiu «física» significa que és més física que l'òptica geomètrica o de rajos i no que siga una teoria física exacta.[18]<span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where 

Esta aproximació consistix en utilisar l'òptica de rajos per a estimar el camp en una superfície i després integrar eixe camp sobre la superfície per a calcular el camp transmés o dispers. Açò s'assembla a l'aproximació de Born, en el sentit de que els detalls del problema es tracten com una destorbament.

En òptica, és una forma estàndar d'estimar els efectes de difracció. En radi, esta aproximació s'usa per a estimar alguns efectes que s'assemblen als efectes òptics. Modela varis efectes d'interferència, difracció i polarisació, pero no la dependència de la difracció en la polarisació. Ya que es tracta d'una aproximació d'alta freqüència, sol ser més precisa en òptica que en ràdio.

En òptica, normalment consistix en integrar un camp estimat per rajos sobre una lent, espill o obertura per a calcular el camp transmés o dispers.

En la dispersió de radar, generalment significa prendre la corrent que es trobaria en un pla tangente de material similar a la corrent en cada punt del front, és dir, la part geomètricament allumenada, d'un dispersor. La corrent en les parts sombreadas es pren com zero. El camp dispers aproximat s'obté després per mig d'una integral sobre estes corrents aproximades. Açò és útil per a cossos en grans formes convexas suaus i per a superfícies en pèrdua (baixa reflexió).

El camp o la corrent de l'òptica de rajos generalment no són precisos prop de les vores o els llímits de les ombres, a menos que es complementen en càlculs de difracció i ones progressives .


La teoria estàndar de l'òptica física té alguns defectes en l'evaluació dels camps dispersos, lo que conduïx a una disminució de la precisió fòra de la direcció especular.[19][20] Una teoria millorada introduïda en 2004 oferix solucions exactes a problemes relacionats en la difracció d'ones per mig de dispersores conductors.[19]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Akhmanov, A; Nikitin, S. Yu (1997). Physical Optics. Oxford University Press. ISBN 0-19-851795-5.
  2. ↑ «[1]», BBC News. Consultat el 10. 6. 2016.
  3. ↑ Hoad, T. F. (1996). The Concise Oxford Dictionary of English Etymology. ISBN 978-0-19-283098-2.
  4. ↑ Heath 2003, pàg. 181–182
  5. ↑ Uttal, William R. (1983). Visual Form Detection in 3-Dimensional Space, Psychology Press, pp. 25. ISBN 978-0-89859-289-4.
  6. ↑ Euclid (1999). Kheirandish (ed.). Arapska verzija Euklidove optike = Kitāb Uqlīdis fī ikhtilāf al-manāẓanar, "Springer", New York. ISBN 978-0-387-98523-7.
  7. ↑ 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 978-0-87169-862-9.
  8. ↑ Adamson, Peter , "Al-Kindi and the reception of Greek philosophy" o: Adamson, Peter, Taylor, R., The Cambridge companion to Arabic philosophy, Štamparija Univerziteta o Cambridgeu, 2006, p. 45, ISBN: 978-0-521-52069-0
  9. ↑ (1990).Isis.81(3)
    464–491.doi:10.1086/355456.
  10. ↑ Hogendijk & Sabra 2003, pàg. 85–118
  11. ↑ Hatfield, G. (1996). Tradition, Transmission, Transformation: Proceedings of Two Conferences on Pre-modern Science held at the University of Oklahoma, Brill Publishers, pp. 500. ISBN 978-90-04-10119-7.
  12. ↑ (2005).Arabic Sciences and Philosophy.15(2)
    189–218.doi:10.1017/S0957423905000172.
  13. ↑ (2007).Arabic Sciences and Philosophy.17
    57–80.doi:10.1017/S0957423907000367.
  14. ↑ (2006).The Medieval History Journal.9
    89.doi:10.1177/097194580500900105.
  15. ↑ Agazzi, Elena; Giannetto, {{{nom2}}}; Giudice, {{{nom3}}} (2010). Representing Light Across Arts and Sciences: Theories and Practices, V&R unipress GmbH, pp. 42. ISBN 978-3-89971-735-8.
  16. ↑ Nader El-Bizri, "Classical Optics and the Perspectiva Traditions Leading to the Renaissance" o: Renaissance Theories of Vision, Charres Carman i John Hendrix (ur.), "Ashgate", Aldershot, 2010, 11–30; Nader El-Bizri, "Seeing Reality in Perspective: 'The Art of Optics' and the 'Science of Painting'" o: The Art of Science: From Perspective Drawing to Quàntum Randomness, Rossella Lupacchini i Annarita Angelini (ur.), "Springer", Doredrecht, (2014). стр. 25–47.
  17. ↑ Paul Diepgen, Heinz Goerke: Aschoff/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin. 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S. 46.
  18. ↑ Pyotr Ya. Ufimtsev (2007-02-09). Fundamentals of the Physical Theory of Diffraction, John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-10900-7.
  19. ↑ 19,0 19,1 Optics Express.12(20)
    4959–4972.doi:10.1364/OPEX.12.004959.
  20. ↑ IEEE Transactions on Antennas and Propagation.56(12)
    3714–3722.doi:10.1109/TAP.2008.2007276.

Bibliografia

[editar | editar còdic]
290–299.doi:10.1063/1.524413.
  • Bahaa EA Saleh, Malvin Carl Teich: Fonaments de la fotònica . 2dona edició. John Wiley & Sons, Nova Jersey 2007, ISBN 978-0-471-35832-9 .
  • Eugene Hecht : Òptica . Oldenburg, 2005, ISBN 3-486-27359-0 , pág. 62

Vore també

[editar | editar còdic]


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Òptica_física&oldid=777817»