Оптик бол гэрэл ба түүний бодистой харилцан үйлчлэлийг судалдаг физикийн салбар юм. Энэ нь гэрлийн шинж чанар, түүний материалтай харьцах үйл ажиллагаа, түүнийг ашигладаг эсвэл илрүүлэх багаж хэрэгслийн бүтцийг багтаадаг. Оптик нь одон орон судлал, инженерчлэл, гэрэл зураг, алсын хараа гэх мэт олон салбарын үндэс суурь болдог.
Гэрэл бол хүний нүдэнд харагдах цахилгаан соронзон цацрагийн нэг хэлбэр юм. Энэ нь долгион болон бөөмсийн аль алиныг нь гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж нэрлэгддэг ойлголт юм. Долгионы хувьд гэрэл нь долгионы урт ( \(\lambda\) ) ба давтамж ( \(f\) ) зэргээр тодорхойлогддог бөгөөд эдгээр нь \(c = \lambda \cdot f\) \(c\) ) урвуу хамааралтай байдаг. \(c = \lambda \cdot f\) . Бөөмийн хувьд гэрэл нь энерги зөөдөг фотонуудаас бүрддэг.
Тусгал гэдэг нь гадаргуугаас гэрэл тусах үйл явц юм. Тусгалын хууль нь тусгалын өнцөг ( \(\theta_i\) ) нь тусгалын өнцөгтэй ( \(\theta_r\) ) тэнцүү байна гэж заасан. Үүнийг \(\theta_i = \theta_r\) гэж илэрхийлж болно.
Гэрлийн хугарлын хугарлын илтгэлцүүр нь нэг орчноос нөгөөд шилжих үед гэрлийн гулзайлтын хугарал юм. Снеллийн хууль нь энэ үзэгдлийг тайлбарлаж \(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\) -аар өгөгдсөн бөгөөд \(n_1\) ба \(n_2\) нь зөөвөрлөгчийн хугарлын индекс ба \(\theta_1\) ба \(\theta_2\) нь тус тус тусах болон хугарлын өнцөг юм.
Линз ба толь нь гэрэл тусгал, хугарлын тусламжтайгаар дүрсийг үүсгэдэг оптик төхөөрөмж юм. Линз нь гэрлийг хугардаг муруй гадаргуутай ил тод биет юм. Тэдгээрийн хэлбэрээс хамааран тэдгээр нь гэрлийг нэгтгэх (гэрлийн туяаг төвлөрүүлэх) эсвэл ялгах (гэрлийн цацрагийг тараах) боломжтой. Линзний фокусын урт ( \(f\) ) нь гэрлийг хэр хүчтэй нэгтгэж, салгаж байгааг харуулдаг хэмжигдэхүүн бөгөөд линз үйлдвэрлэгчийн \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) томъёог ашиглан тооцоолно. \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) , энд \(n\) нь линзний материалын хугарлын илтгэгч бөгөөд \(R_1\) болон \(R_2\) нь линзний гадаргуугийн муруйлтын радиус юм.
Нөгөө талаас толь нь цацруулагч гадаргуу юм. Тэдгээр нь хавтгай (хавтгай толь) эсвэл муруй (бөмбөрцөг толь) байж болно. Муруй толин тусгал нь нийлж (гүдгэр толь) эсвэл ялгаатай (гүдгэр толь) байж болно. Бөмбөрцөг толины фокусын уртыг \(f = \frac{R}{2}\) томъёогоор тодорхойлно, энд \(R\) нь толины муруйлтын радиус юм.
Дифракци нь саад тотгор эсвэл нүхний буланг тойрон гэрлийн гулзайлт юм. Энэ нь гэрлийн долгионы шинж чанарыг харуулдаг бөгөөд саад тотгор эсвэл нүхний хэмжээ нь гэрлийн долгионы урттай харьцуулах боломжтой үед хамгийн тод харагддаг. Дифракцийн хэв маягийг \(\sin(\theta) = \frac{m\lambda}{d}\) томъёог ашиглан тооцоолж болно, энд \(m\) нь дээд зэргийн дараалал, \(\lambda\) долгионы урт, \(d\) нь ангархайны өргөн.
Интерференц гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш долгионы давхцал нь их, бага эсвэл ижил далайцтай долгион үүсгэх үзэгдэл юм. Долгионууд үе шатандаа байх үед конструктив интерференц үүсч, далайцын дээд хэмжээнд хүрдэг бол долгион нь фазаас гарсан үед эвдрэх интерференц үүсч, хамгийн бага хэмжээнд хүргэдэг. Хоёр ангархайн хөндлөнгийн загварыг \(\Delta y = \frac{\lambda L}{d}\) гэж тодорхойлж болно, энд \(\Delta y\) нь тод захын хоорондох зай, \(L\) байна. дэлгэц хүртэлх зай, \(d\) нь хоёр ангархай хоорондын зай юм.
Цахилгаан соронзон спектр нь бүх төрлийн цахилгаан соронзон цацрагийг хамардаг. Үзэгдэх гэрэл нь спектрийн өчүүхэн хэсэг бөгөөд нэг талдаа хэт ягаан туяа, нөгөө талдаа хэт улаан туяа (IR) туяагаар хүрээлэгдсэн байдаг. Спектр нь маш богино долгионы урттай гамма туяанаас эхлээд маш урт долгионы урттай радио долгион хүртэл байдаг. Цахилгаан соронзон цацрагийн төрөл бүр нь эмнэлгийн дүрслэлээс (рентген туяа) утасгүй холбоо (радио долгион) хүртэл өөрийн гэсэн хэрэглээтэй байдаг.
Оптик нь янз бүрийн салбарт олон тооны хэрэглээтэй байдаг. Анагаах ухаанд микроскоп, дуран зэрэг оптик багажууд нь эд эсийг нарийвчлан судлах боломжийг олгодог. Харилцаа холбооны хувьд шилэн кабелиуд нь мэдээллийг хол зайд гэрлийн импульс болгон дамжуулахын тулд нийт дотоод тусгалын зарчмыг ашигладаг. Өдөр тутмын амьдралд камер, нүдний шил, контакт линз нь зураг авах, алсын хараагаа засах, дэлхий ертөнцийг илүү тодорхой харахад тусалдаг.
Дүгнэж хэлэхэд, оптикийн салбар нь гэрлийн үйл ажиллагаа, түүний материйн харилцан үйлчлэлийг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь физикийн үндсэн ойлголтуудыг практик хэрэглээтэй нэгтгэж, технологи, шинжлэх ухаан, бидний өдөр тутмын амьдралд ихээхэн нөлөөлдөг.
