אופטיקה

אופטיקה היא ענף בפיזיקה שחוקר את האור, את התנהגותו ואת הקשר שלו עם החומר.
האופטיקה נראית בחיי היומיום: העין האנושית, עדשות במשקפיים ובמצלמה, מראה, מיקרוסקופ וטלסקופ.
תופעות טבע כמו הקשת בענן, מראיות (פאטה מורגנה), הילה סביב השמש או הירח, "כלבי השמש" וההבזק הירוק מקורן בתהליכים אופטיים.

האופטיקה עוסקת בקרינת ספקטרום אלקטרומגנטי רחב, כולל אור נראה, תת‑אדום, על‑סגול וגם קרני רנטגן, מיקרוגל וגלי רדיו.
לכן ניתן לראות בה תת‑תחום של אלקטרומגנטיות.
חלק מהתופעות דורשות הסבר קוונטי (מכניקה של חלקיקים ברמה זעירה), ולכן יש חפיפה עם מכניקת הקוונטים.

בעולם המדעי יש הבחנה בין מדע האופטיקה (האספקטים המדעיים) לבין הנדסה אופטית (יישום טכנולוגי).
תחום יישומי נוסף הוא הנדסת תאורה, שמתמקדת במערכות תאורה.
האופטיקה שייכת גם למקצועות אחרים, כגון הנדסת חשמל, פיזיקה ורפואה.

המילה מגיעה מיוונית: ops משמעו "עין", ו‑optikos משמעו "קשור לראייה".

ראשית המחקר הרציני באופטיקה נעשתה בימי התור הזהב של המדע האיסלאמי.
חוקרים חשובים היו איבן סהל ואיבן אל‑היית'ם (כותב ספר האופטיקה).
הם חקרו עדשות, מהות האור ותופעות כמו הצל והקשת בענן.
באותה תקופה האור נחשב לחלקיקים.

במאה ה־18 הוסברו תופעות רבות באמצעות תורת הגלים.
בתחילת המאה ה־20 התגברה ההבנה שמדובר בדואליות גל‑חלקיק: האור יכול להתנהג כגל וכחלקיק.
בהמשך, במחצית השנייה של המאה ה־20, התפתחה האלקטרודינמיקה הקוונטית (תיאוריה של שדות קוונטיים) להסברים מתקדמים.

כיום מקובל להציג את האור בשלוש דרכים עיקריות:
1) כקרן, באופטיקה גאומטרית (גישה המתמקדת בקווים שנעים בחומר).
2) כגל, באופטיקה פיזיקלית (גל אלקטרומגנטי).
3) כחלקיק, פוטון (חלקיק אור), באופטיקה קוונטית.

תופעה אופטית היא כל תוצאה שמקורה בתכונות האור. דוגמאות כוללות הקשת בענן, מראיות, הילות, "כלבי השמש" וההבזק הירוק.

האופטיקה הקלאסית, או אופטיקה גאומטרית, מתארת את האור כקרני אור.
קרניים אלה משנות כיוון כשהן פוגעות במעבר בין תווכים שונים (שינוי בשבירה).

האופטיקה המודרנית עוסקת בתכונות האלקטרומגנטיות והקוונטיות של האור.
תחום זה כלל פיתוחים מרכזיים במאה ה־20 וכולל נושאים כמו לייזרים ואופטיקה קוונטית.

האופטיקה חוצה תחומים וטכנולוגיות רבות. היא קשורה להנדסה, פיזיקה ורפואה, ויש לה יישומים מדעיים ותעשייתיים רבים.

תחומים קרובים כוללים אלקטרוניקה, טכנולוגיות תמונה ותאורה, ומדעי החומרים.

אופטיקה היא מדע שעוסק באור. אור = מה שאנו רואים.
האופטיקה מסבירה איך רואים דברים בעין וכיצד עובדים משקפיים ומצלמות.
גם מראות, מיקרוסקופים וטלוּסקופים קשורים לאופטיקה.

תופעות טבע כמו קשת בענן, מראיות (אשליה במדבר), והילה סביב הירח קורות בגלל אור.

האור אפשר להסביר בשלוש דרכים פשוטות:
1) קרן, קו של אור שנע. (קרן = קו ישר של אור.)
2) גל, תנועת אנרגיה שמתפשטת כמו גל בים. (גל = תנועה חוזרת.)
3) חלקיק, חבילת אנרגיה קטנה שנקראת פוטון. (פוטון = חלקיק אור קטן.)

המילה באה מיוונית: ops = עין, optikos = שקשור לראייה.

אדם בשם איבן אל‑היית'ם חקר עדשות לפני מאות שנים.
מאוחר יותר גילו מדענים שהאור יכול להיות גם גל וגם חלקיק.

אופטיקה קלאסית מדברת על קרני אור.
כאשר קרן פוגעת בשינוי חומר, היא משתנה כיוון. (שינוי כיוון = שבירה.)

אופטיקה מודרנית בוחנת את האור גם כגל וגם כחלקיק.
זה מסביר לייזרים וטכנולוגיות מודרניות.

אופטיקה חשובה ברפואה, בהנדסה ובמדעים אחרים.