Ang optika ay isang sangay ng pisika na nagsasangkot ng pag-aaral ng liwanag at mga pakikipag-ugnayan nito sa bagay. Sinasaklaw nito ang pag-uugali at katangian ng liwanag, kabilang ang mga pakikipag-ugnayan nito sa mga materyales at ang pagbuo ng mga instrumento na gumagamit o nakakakita nito. Ang optika ay pundasyon sa maraming larangan tulad ng astronomy, engineering, photography, at vision science.
Ang liwanag ay isang anyo ng electromagnetic radiation na nakikita ng mata ng tao. Ito ay kumikilos pareho bilang isang alon at bilang isang particle, isang konsepto na kilala bilang wave-particle duality. Bilang isang alon, ang liwanag ay nailalarawan sa pamamagitan ng wavelength nito ( \(\lambda\) ) at frequency ( \(f\) ), na inversely na nauugnay sa bilis ng liwanag ( \(c\) ) sa pamamagitan ng equation \(c = \lambda \cdot f\) . Bilang mga particle, ang liwanag ay binubuo ng mga photon, na nagdadala ng enerhiya.
Ang pagninilay ay ang proseso kung saan ang liwanag ay tumatalbog sa ibabaw. Ang batas ng pagmuni-muni ay nagsasaad na ang anggulo ng saklaw ( \(\theta_i\) ) ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni ( \(\theta_r\) ). Ito ay maaaring ipahayag bilang \(\theta_i = \theta_r\) .
Ang repraksyon ay ang pagyuko ng liwanag habang ito ay dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa na may ibang refractive index. Inilalarawan ng batas ni Snell ang hindi pangkaraniwang bagay na ito at ibinigay ng \(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\) , kung saan ang \(n_1\) at \(n_2\) ay ang mga refractive index ng media at \(\theta_1\) at \(\theta_2\) ay ang mga anggulo ng saklaw at repraksyon, ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga lente at salamin ay mga optical device na nagmamanipula ng liwanag sa pamamagitan ng pagmuni-muni at repraksyon upang bumuo ng mga imahe. Ang mga lente ay mga transparent na bagay na may mga hubog na ibabaw na nagre-refract ng liwanag. Depende sa kanilang hugis, maaari silang mag-converge (nakatuon sa mga light ray) o mag-diverge (nagkakalat ng mga light ray) na liwanag. Ang focal length ( \(f\) ) ng isang lens ay isang sukatan kung gaano ito kalakas na nagko-converge o nag-diverge ng liwanag at kinakalkula gamit ang formula ng gumagawa ng lens \(\frac{1}{f} = (n-1)\left(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}\right)\) , kung saan ang \(n\) ay ang refractive index ng materyal ng lens, at \(R_1\) at \(R_2\) ay ang radii ng curvature ng mga ibabaw ng lens.
Ang mga salamin , sa kabilang banda, ay mga reflective surface. Maaari silang maging flat (plane mirror), o curved (spherical mirrors). Ang mga curved mirror ay maaari ding maging converging (concave mirrors) o diverging (convex mirrors). Ang focal length ng isang spherical mirror ay ibinibigay ng \(f = \frac{R}{2}\) , kung saan ang \(R\) ay ang radius ng curvature ng salamin.
Ang diffraction ay ang pagyuko ng liwanag sa paligid ng mga sulok ng isang balakid o siwang. Ito ay nagpapakita ng wave nature ng liwanag at pinaka-kapansin-pansin kapag ang laki ng obstacle o aperture ay maihahambing sa wavelength ng liwanag. Maaaring kalkulahin ang pattern ng diffraction gamit ang formula \(\sin(\theta) = \frac{m\lambda}{d}\) , kung saan ang \(m\) ay ang pagkakasunud-sunod ng maximum, \(\lambda\) ay ang wavelength, at \(d\) ay ang slit width.
Ang interference ay isang kababalaghan kung saan ang dalawa o higit pang mga alon ay nagpapatong upang bumuo ng isang resultang alon na mas malaki, mas mababa, o parehong amplitude. Ang constructive interference ay nangyayari kapag ang mga wave ay nasa phase, na humahantong sa isang maximum sa amplitude, habang ang mapanirang interference ay nangyayari kapag ang mga wave ay wala sa phase, na humahantong sa isang minimum. Ang pattern ng interference mula sa dalawang slits ay maaaring ilarawan ng \(\Delta y = \frac{\lambda L}{d}\) , kung saan ang \(\Delta y\) ay ang distansya sa pagitan ng maliliwanag na fringes, \(L\) ay ang distansya sa screen, at \(d\) ay ang distansya sa pagitan ng dalawang slits.
Ang electromagnetic spectrum ay sumasaklaw sa lahat ng uri ng electromagnetic radiation. Ang nakikitang liwanag ay isang maliit na bahagi lamang ng spectrum at nasa gilid ng ultraviolet (UV) na ilaw sa isang gilid at infrared (IR) na ilaw sa kabilang panig. Ang spectrum ay mula sa gamma ray, na may napakaikling wavelength, hanggang sa mga radio wave, na may napakahabang wavelength. Ang bawat uri ng electromagnetic radiation ay may mga gamit nito, mula sa medical imaging (X-ray) hanggang sa wireless na komunikasyon (radio waves).
Ang optika ay may maraming mga aplikasyon sa iba't ibang larangan. Sa medisina, ang mga optical na instrumento tulad ng mga mikroskopyo at endoscope ay nagbibigay-daan para sa detalyadong pagsusuri ng mga tisyu. Sa komunikasyon, ginagamit ng fibers optics ang prinsipyo ng kabuuang panloob na pagmuni-muni upang magpadala ng impormasyon bilang mga ilaw na pulso sa malalayong distansya. Sa pang-araw-araw na buhay, tinutulungan tayo ng mga camera, salamin, at contact lens na kumuha ng mga larawan, itama ang paningin, at makita ang mundo nang mas malinaw.
Sa konklusyon, ang larangan ng optika ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-unawa sa pag-uugali ng liwanag at ang pakikipag-ugnayan nito sa bagay. Pinagsasama nito ang mga pangunahing konsepto ng pisika sa mga praktikal na aplikasyon, na makabuluhang nakakaapekto sa teknolohiya, agham, at sa ating pang-araw-araw na buhay.
