光學
 |
此條目仍有文字未被翻譯成中文，條目是根據en:Optics的內容進行翻譯的。（2007年12月1日） 歡迎您協助翻譯與校對以改善這篇條目。 長期閒置的非中文內容可能會被移除。 |
光學（Optics），是物理學的一個分支。它解釋了光的現象及特性。
光學這個領域所討論的範圍包括紅外線、紫外線及可見光。但因為光具有電磁波的特性，所以類似現象如X光、微波、電磁輻射及無線電波也可能產生此特性。所以光學被認為是電磁學的附屬領域。 一些光學現象及行為的產生是與光的量子特性所關聯的，而這些特性包含在光學及量子力學範疇。在實踐中，大部分的光學現象可以用光的電磁特徵來描述，例如麥克斯韋方程組。
光學領域有它自己的分類特徵，協會以及學術會議。光的純科學領域通常被稱為光學或光學物理。應用光學通常被稱為光學工程。光學工程中涉及到照明系統的部分被特別稱為照明工程。每一個分支在應用，工藝技術，焦點以及專業關聯方面都有很大不同。 在光學工程中比較新的發現通常被歸類為光子學或者光電工程. 而區分這些定義的界限並不明顯，經常因在世界的不同地區以及工業的不同領域而異。
因為光的科學在實際中的廣泛的應用，光科學和工程光學在領域上有很大程度的互相交叉。 光學也與電子工程、物理學、心理學、醫學（尤其是眼科學與驗光術）等許多學科密切相關。此外，物理學可以非常完整描述地光學現象，但對大部分問題顯得過於繁複，因此在光學領域中引入了一些特定的簡化模型。這些模型可以很好地描述光學現象，而無需考慮那些不相關及（或）無法觀測到的現象。
目錄 |
經典光學
在 量子光學 的重要性被揭示之前，光學的基本理論主要是經典電磁場理論以及它在光學領域的 高頻近似。經典光學可以分成兩個主要分支： 幾何光學與 物理光學。
幾何光學，又稱 射線光學，描述了 光的 波動傳播。在幾何光學中，光被稱作是 "射線" (光線）。 光線會在兩種不同介質的界面 改變傳播方向， 並有可能在折射率隨位置變化的介質中發生曲線彎折的現象。幾何光學中的「光線」是抽象的物體，它的前進方向垂直於光波的波前。幾何光學給出了光線通過光學系統的傳播規律，以此可以預測其實際波前的位置。需要注意的是，幾何光學簡化了光學理論，因此它無法解釋很多重要的光學效應， 例如：繞射、偏振。
通過近軸近似, 或者"小角近似"可以對幾何光學做進一步簡化，並對應于數學描述上的線性化。在近軸近似條件下，光學元件和系統可以通過簡單的矩陣來表示。基於此，發展了 高斯光學 以及 近軸光線跟蹤， 以用於確定光學系統的一階特性，例如近似成像、物方位置以及放大倍率等。高斯光束傳播 是近軸光學的擴展，它可以更為精確地描述相干傳播（如雷射光束）。即使仍然使用近軸近似，這一技術可以部分描述繞射，能夠精確計算雷射束隨距離傳播的速率以及其最小的匯聚尺寸。高斯光束傳播理論因此可以溝通幾何光學與物理光學。 Gaussian beam propagation thus bridges the gap between geometric and physical optics.
物理光學 或稱 波動光學 建立在 惠更斯原理 之上，可以建立復波前（包括振幅 與 相位 ）通過光學系統的模型。這一技術能夠利用計算機數值模擬模擬或計算繞射、干涉、偏振特性、像差 等各種複雜光學現象。由於仍然有所近似，因此物理光學不能像電磁波理論模型那樣能夠全面描述光傳播。對於大多數實際問題來說，完整電磁波理論模型計算量太大，在現在的一般計算機硬體條件下並不十分實用，但小尺度的問題可以使用完整波動模型進行計算。
經典物理的相關領域
- 像差
- 干涉
- 繞射
- 光色散
- 光學畸變（Distortion）
- 光學構件的製作和檢測（Fabrication and testing (optical components)）
- 費馬原理（Fermat's principle）
- 傅立葉光學（Fourier optics）
- 梯度折射率光學（Gradient index optics）
- 干涉測量（Interferometry）
- 光學透鏡設計（Optical lens design）
- 光學解析度（Optical resolution）
- 偏振
- 光線（Ray）
- 光線跟蹤
- 反射
- 折射
- 散射
- 波
現代光學
Modern optics encompasses the areas of optical science and engineering that became popular in the 20th century. These areas of optical science typically relate to the electromagnetic or quantum properties of light but do include other topics.
現代光學的相關領域
- 自適應光學
- 圓二色性
- 晶體光學
- 繞射光學
- 光纖光學
- 導波光學
- 全息術
- 集成光學
- 瓊斯演算法
- 雷射
- 微光學
- 非成像光學
- 非線性光學
- 光學建模與模擬方法
- 光學模式識別
- 光學處理
- 光學渦旋
- 光度學
- 光電子
- 量子光學
- 輻射度學
- 統計光學
- 散射光學
- 薄膜光學
- X 射線光學
其他的光學領域
日常生活的光學
Optics is part of everyday life. Rainbows and mirages are examples of optical phenomena. Many people benefit from eyeglasses or contact lenses, and optics are used in many consumer goods including cameras. Superimposition of periodic structures, for example transparent tissues with a grid structure, produces shapes known as moiré patterns. Superimposition of periodic transparent patterns comprising parallel opaque lines or curves produces line moiré patterns.
參見
Physics主題首頁
- History of optics
- List of optical topics
- Important publications in optics
- Transparency (optics)
- Optical illusion
- Optics is a book of Ptolemy
- Optician
- Anti-fog treatment of optical surfaces
Societies
- Optical Society of America
- SPIE - The International Society for Optical Engineering
- European Optical Society
Wikibooks modules
參考資料
- Hecht, Eugene（2001）．Optics (4th ed.)．Pearson Education．ISBN 0-8053-8566-5．
- Serway, Raymond A.; Jewett, John W.（2004）．Physics for Scientists and Engineers (6th ed.)．Brooks/Cole．ISBN 0-534-40842-7．
- Tipler, Paul（2004）．Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.)．W. H. Freeman．ISBN 0-7167-0810-8．
教科書
- Optics — an open-source Optics textbook
- Optics2001 — Optics library and community
Societies
- OSA — Optical Society of America
- SPIE
- EOS — European Optical Society
- Northwest Photonics Association — UK
|
物理學分支 |
| 基礎理論 |
| 經典力學 | 連續介質力學 | 熱力學 | 統計力學 | 電動力學 | 相對論 | 量子力學 |
| 研究領域 |
| 力學 | 聲學 | 熱學 | 電磁學 | 光學 凝聚態物理學 | 固體物理學 | 電漿體物理學 | 分子物理學 | 原子物理學 | 原子核物理學 | 粒子物理學 |
| 交叉和應用學科 |
| 天體物理學 | 生物物理學 | 物理化學 | 材料科學 | 電子科學 | 非線性物理學 | 計算物理學 |
Why are we here?
All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License
This page is cache of Wikipedia. History