Optika fizikanın işığı və onun maddə ilə qarşılıqlı təsirini öyrənən bir sahəsidir. O, işığın davranışını və xassələrini, o cümlədən onun materiallarla qarşılıqlı əlaqəsini və onu istifadə edən və ya aşkar edən alətlərin qurulmasını əhatə edir. Optika astronomiya, mühəndislik, fotoqrafiya və görmə elmi kimi bir çox sahənin əsasını təşkil edir.
İşıq insan gözünə görünən elektromaqnit şüalanma formasıdır. O, həm dalğa, həm də hissəcik kimi davranır, dalğa-hissəcik ikiliyi kimi tanınan bir anlayışdır. Dalğa olaraq işıq onun dalğa uzunluğu ( \(\lambda\) ) və tezliyi ( \(f\) ) ilə xarakterizə olunur, bunlar \(c = \lambda \cdot f\) \(c\) ) ilə tərs bağlıdır. \(c = \lambda \cdot f\) . Hissəciklər kimi işıq enerji daşıyan fotonlardan ibarətdir.
Yansıma işığın səthdən sıçraması prosesidir. Yansıtma qanunu bildirir ki, düşmə bucağı ( \(\theta_i\) ) əks bucağına ( \(\theta_r\) ) bərabərdir. Bunu \(\theta_i = \theta_r\) kimi ifadə etmək olar.
Kırılma , işığın fərqli bir sınma indeksi ilə bir mühitdən digərinə keçərkən əyilməsidir. Snell qanunu bu hadisəni təsvir edir və \(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\) ilə verilir, burada \(n_1\) və \(n_2\) medianın sınma göstəriciləridir və \(\theta_1\) və \(\theta_2\) müvafiq olaraq düşmə və qırılma bucaqlarıdır.
Linzalar və güzgülər təsvirlər yaratmaq üçün əks etdirmə və qırılma vasitəsilə işığı manipulyasiya edən optik cihazlardır. Linzalar işığı sındıran əyri səthlərə malik şəffaf obyektlərdir. Formalarından asılı olaraq, onlar birləşə (işıq şüalarının fokuslanması) və ya işığın ayrılması (işıq şüalarının yayılması) ola bilər. Lensin fokus uzunluğu ( \(f\) ) onun işığın nə qədər yaxınlaşdığını və ya uzaqlaşdığının ölçüsüdür və linza istehsalçısının \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) düsturundan istifadə etməklə hesablanır. \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) , burada \(n\) linza materialının sındırma göstəricisidir və \(R_1\) və \(R_2\) lens səthlərinin əyrilik radiuslarıdır.
Güzgülər isə əks etdirən səthlərdir. Onlar düz (müstəvi güzgülər) və ya əyri (sferik güzgülər) ola bilər. Əyri güzgülər həm də birləşən (konkav güzgülər) və ya ayrılan (qabarıq güzgülər) ola bilər. Sferik güzgünün fokus uzunluğu \(f = \frac{R}{2}\) ilə verilir, burada \(R\) güzgünün əyrilik radiusudur.
Difraksiya işığın maneənin və ya diyaframın küncləri ətrafında əyilməsidir. O, işığın dalğa xarakterini nümayiş etdirir və maneənin və ya diyaframın ölçüsü işığın dalğa uzunluğu ilə müqayisə oluna bilən zaman ən diqqətəlayiqdir. Difraksiya nümunəsi \(\sin(\theta) = \frac{m\lambda}{d}\) düsturu ilə hesablana bilər, burada \(m\) maksimumun sırasıdır, \(\lambda\) dalğa uzunluğu, \(d\) isə yarığın enidir.
Müdaxilə iki və ya daha çox dalğanın üst-üstə düşməsi nəticəsində daha böyük, aşağı və ya eyni amplituda dalğa meydana gətirdiyi bir hadisədir. Konstruktiv müdaxilə dalğalar fazada olduqda baş verir, amplituda maksimuma gətirib çıxarır, dağıdıcı müdaxilə isə dalğalar fazadan kənar olduqda baş verir və minimuma gətirib çıxarır. İki yarıqdan olan müdaxilə nümunəsi \(\Delta y = \frac{\lambda L}{d}\) ilə təsvir edilə bilər, burada \(\Delta y\) parlaq saçaqlar arasındakı məsafədir, \(L\) ekrana olan məsafə, \(d\) isə iki yarıq arasındakı məsafədir.
Elektromaqnit spektri bütün növ elektromaqnit şüalanmalarını əhatə edir. Görünən işıq spektrin yalnız kiçik bir hissəsidir və bir tərəfdən ultrabənövşəyi (UV), digər tərəfdən isə infraqırmızı (İQ) işıqla əhatə olunur. Spektr çox qısa dalğa uzunluqlu qamma şüalarından tutmuş, çox uzun dalğa uzunluqlu radio dalğalarına qədər dəyişir. Hər bir elektromaqnit şüalanma növünün tibbi görüntüləmədən (rentgen şüaları) simsiz rabitəyə (radio dalğalarına) qədər öz istifadəsi var.
Optika müxtəlif sahələrdə çoxlu tətbiqlərə malikdir. Tibbdə mikroskoplar və endoskoplar kimi optik alətlər toxumaların ətraflı müayinəsinə imkan verir. Rabitə sahəsində fiber optiklər məlumatı uzun məsafələrə işıq impulsları kimi ötürmək üçün ümumi daxili əksetmə prinsipindən istifadə edirlər. Gündəlik həyatda kameralar, eynəklər və kontakt linzalar bizə şəkillər çəkməyə, görmə qabiliyyətini düzəltməyə və dünyanı daha aydın görməyə kömək edir.
Nəticə olaraq, optika sahəsi işığın davranışını və onun maddə ilə qarşılıqlı təsirini başa düşməkdə həlledici rol oynayır. O, fundamental fizika anlayışlarını praktik tətbiqlərlə birləşdirir, texnologiyaya, elmə və gündəlik həyatımıza əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir.
