Optika ir fizikas nozare, kas apraksta gaismas uzvedību un īpašības, un gaismas mijiedarbību ar matēriju. Optika parasti apraksta redzamās, infrasarkanās un ultravioletās gaismas īpašības, taču, tā kā gaisma ir elektromagnētisks vilnis, tad analogas parādības notiek arī ar rentgenstariem, mikroviļņiem, radioviļņiem un citiem elektromagnētiskā starojuma veidiem. Optiku tādējādi var uzskatīt par daļu no elektromagnētisma - taču dažas optiskās parādības ir atkarīgas no gaismas kvantu īpašībām, un ir saistītas ar kvantu mehāniku.
Izdala: ģeometrisko optiku;
fizikālo optiku;
fizioloģisko optiku.
Ģeometriskā vai klasiskā optika nosaka vienkāršākos attēlu veidošanās likumus optiskajās sistēmās. Ģeometriskās optikas likumsakarības ir pareizas, ja optiskās sistēmas elementu, piemēram, lēcu, spoguļu un diafragmu lineārie izmēri ir daudzkārt lielāki par gaismas viļņu garumu. Ja izmēri ir pielīdzināmi viļņu garumiem, tad papildus jārēķinās arī ar interferences, difrakcijas un citu parādību ietekmi. Viens no ģeometriskās optikas pamatjēdzieniem ir gaismas stars. Tas ir bezgalīgi šaurā kūlī virzīta gaisma. Gaismas stara virzienā izplatās gaismas viļņa nestā enerģija. Ja gaisma izplatās izkliedējošā vidē, staru var ieraudzīt, piemēram, lāzera staru putekļainā vai dūmiem pildītā telpā.
Ģeometriskās optikas galvenie pamatlikumi (postulāti):
Gaisma homogēnā vidē izplatās taisnvirzienā;
Gaismas kūļi izplatās neatkarīgi no citiem gaismas kūļiem.
Gaismas vilnis, sasniedzot robežvirsmu, kas atdala optiski dažādi blīvas vides, atstarojas. No plakanas robežvirsmas starp divām vidēm atstarotās gaismas stars ir vienā plaknē ar krītošās gaismas staru. Plakni, kurā atrodas krītošais stars un perpendikuls, kas novilkts pret robežvirsmu stara un plaknes krustpunktā, sauc par krišanas plakni. Krītošais stars ar perpendikulu, kas novilkts pret robežvirsmu stara krišanas punktā, veido krišanas leņķi α . Leņķi β , ko veido atstarotais stars ar to pašu perpendikulu, sauc par atstarošanas leņķi.
Gaismas atstarošanas likums: atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi- α = β .
Franču zinātnieks P. Fermā gaismas izplatīšanās īpašību aprakstam formulēja šādu principu: „viendabīgā vidē gaisma izplatās no viena punkta uz otru punktu pa ceļu, kurā tai jāpavada minimālais vai maksimālais laiks”. Šis princips tiek dēvēts par Fermā principu, to var izmantot gaismas atstarošanās un laušanas likumu izvedumos. Ja virsma, no kuras atstarojas stari, nav ideāli gluda (papīrs, galda, virsma, siena u.tml.), tad atstarotie stari izkliedējas visos virzienos. Negluda virsma gaismu atstaro visos virzienos gandrīz vienmērīgi.
Šādu parādību sauc par difūzo atstarošanos.…
