La óptica
es la rama de la física que involucra el estudio del comportamiento y las propiedades de la luz, incluidas sus interacciones con la materia, así como la construcción de instrumentos que se sirven de ella o la detectan. La óptica generalmente describe el comportamiento de la luz visible, de la radiación ultravioleta y de la radiación infrarroja. Al ser una radiación electromagnética, otras formas de radiación del mismo tipo como los rayos X, las microondas y las ondas de radio muestran propiedades similares.
La mayoría de los fenómenos ópticos pueden explicarse utilizando la descripción electrodinámica
clásica de la luz. Sin embargo, la óptica práctica generalmente utiliza
modelos simplificados. El más común de estos modelos, la óptica geométrica, trata la luz como una colección de rayos que viajan en línea recta y se desvían cuando atraviesan o se reflejan en las superficies. La óptica física es un modelo de la luz más completo, que incluye efectos ondulatorios como la difracción y la interferencia, que no se pueden abordar mediante la óptica geométrica
Historia de la óptica
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Óptica clásica
La óptica clásica se divide en dos ramas principales: la óptica geométrica (o de rayos) y la óptica física (u ondulatoria). En la óptica geométrica, se considera que la luz viaja en línea recta, mientras que en la óptica física, la luz se considera como una onda electromagnética.
La óptica geométrica se puede ver como una aproximación a la óptica física que se aplica cuando la longitud de onda de la luz utilizada es mucho menor que el tamaño de los elementos ópticos en el sistema que se está analizando.
Óptica física:
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optica geométrica:
La óptica geométrica, u óptica de rayos, describe la propagación
de la luz en términos de "rayos" que viajan en línea recta, y cuyos
caminos se rigen por las leyes de la reflexión y la refracción en los
cambios de fase entre diferentes medios. Estas leyes descubiertas empíricamente se han utilizado de forma generalizada en el diseño de componentes e instrumentos ópticos.
Las leyes de reflexión y refracción pueden derivarse del principio de Fermat, que establece que "el camino recorrido entre dos puntos por un rayo de luz es el camino que se puede atravesar en el menor tiempo posible".
Las leyes de reflexión y refracción pueden derivarse del principio de Fermat, que establece que "el camino recorrido entre dos puntos por un rayo de luz es el camino que se puede atravesar en el menor tiempo posible".
Óptica moderna
La óptica moderna abarca áreas de la ciencia óptica y de la
ingeniería que se hicieron populares en el siglo XX. Estas áreas de la
ciencia óptica se relacionan típicamente con las propiedades
electromagnéticas o cuánticas de la luz, pero incluyen otros temas. Un
importante subcampo de la óptica moderna, la óptica cuántica,
trata específicamente de las propiedades de la luz según la mecánica
cuántica. La óptica cuántica no es solo teórica; algunos dispositivos
modernos, como los láseres, tienen principios de funcionamiento que
describe la mecánica cuántica. Los detectores de luz, como fotomultiplicadores y canaltrones, responden a fotones individuales. Los sensores de imagen electrónicos, como los CCDs, exhiben un ruido de disparo correspondiente a las estadísticas de eventos de fotones individuales. Los Leds y las células fotoeléctricas
tampoco se pueden entender sin la mecánica cuántica. En el estudio de
estos dispositivos, la electrónica cuántica a menudo se superpone con la
óptica cuántica.
Laser
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Ojo humano
El ojo humano funciona enfocando la luz sobre una capa de fotorreceptores llamada retina,
que forma el revestimiento interior de la parte posterior del ojo. El
enfoque se logra mediante una serie de medios transparentes. La luz que
entra al ojo pasa primero a través del córnea,
que proporciona gran parte de la potencia óptica del ojo. Luego
continúa a través del fluido contenido justo detrás de la córnea, en la cámara anterior, y pasa a través de la pupila. A continuación atraviesa el cristalino, que enfoca más la luz y permite el ajuste del enfoque, y pasa a través del cuerpo principal de fluido interior del ojo, el humor vítreo, y alcanza la retina. Las células fotosensibles de la retina recubren la parte posterior del ojo, excepto donde sale el nervio óptico; esto da como resultado un punto ciego.
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