Óptica

Algunos fenómenos dependen del hecho de que la luz muestra indistintamente propiedades como onda y partícula.

El vocablo óptica proviene de la palabra griega ὀπτική (optikē), que significa "aspecto, apariencia".

[15]​ Durante la Edad Media las ideas griegas sobre la óptica fueron resucitadas y ampliadas por varios escritores en el mundo islámico.

[24]​ El trabajo de Alhacén fue ignorado en gran medida en el mundo árabe, pero fue traducido anónimamente al latín alrededor del año 1200 y más tarde resumido y expandido por el monje polaco Witelo,[25]​ convirtiéndose en un texto estándar sobre óptica en Europa durante los 400 años siguientes.

En 1690, Christiaan Huygens propuso una explicación ondulatoria para la luz, basándose en las sugerencias que había hecho Robert Hooke en 1664.

[37]​ Entretanto, los instrumentos ópticos empezaron a experimentar considerables mejoras técnicas, que permitieron a la ciencia adentrarse en campos hasta entonces inaccesibles, desde lo extremadamente pequeño (representado por el descubrimiento de los microbios) hasta lo inconcebiblemente grande (con un conocimiento cada vez mayor del sistema solar).

En esta época se sentaron las bases del desarrollo de los grandes refractores, que con Joseph von Fraunhofer adquirieron su madurez funcional a finales del siglo XVIII, convirtiéndose en la técnica dominante en el siglo XIX.

La óptica newtoniana fue generalmente aceptada hasta principios del siglo XIX, cuando Thomas Young y Augustin Fresnel llevaron a cabo experimentos sobre la interferencia de la luz, que establecieron firmemente su naturaleza ondulatoria.

[41]​ En 1905 Albert Einstein publicó la teoría del efecto fotoeléctrico que estableció firmemente la cuantificación de la luz en sí misma.

Teniendo esto en cuenta, la ley de Snell se puede utilizar para predecir cómo un prisma dispersará la luz en un espectro.

Este fenómeno se llama reflexión interna total y permite la tecnología de la fibra óptica.

[50]​ Un dispositivo que produce rayos de luz convergentes o divergentes debido a la refracción se conoce como «lente».

Este modelo predice fenómenos como la interferencia y la difracción, que no se explican por la óptica geométrica.

[58]​ La interferometría es la ciencia que mide estos patrones, generalmente como un medio para hacer determinaciones precisas de distancias o resoluciones ópticas.

El efecto fue descrito por primera vez en 1665 por Francesco Maria Grimaldi, quien también acuñó el término del latín diffringere, para «romperse en trozos».

Se puede ver que cuanto mayor es el diámetro de la lente o su apertura, más fina es la resolución.

[52]​ Las figuras anteriores muestran algunos ejemplos de la evolución del vector del campo eléctrico (azul), con el tiempo (el eje vertical), en un punto particular en el espacio, junto con sus componentes x e y (rojo/izquierda y verde/derecha), y la ruta trazada por el vector en el plano (violeta): la misma evolución ocurriría si se observa el campo eléctrico en la dirección opuesta a la propagación en un momento particular mientras el punto evoluciona en el espacio.

Como la punta del vector traza una sola línea en el plano, este caso especial se llama polarización lineal.

[52]​ Cuando es reflejada por materiales transparentes y brillantes, está parcial o totalmente polarizada, excepto si la luz es normal (perpendicular) a la superficie.

[78]​ Un láser es un dispositivo que emite luz (radiación electromagnética) a través de un proceso llamado: emisión estimulada.

[83]​ Desde entonces los láseres se han convertido en una industria multimillonaria, con utilidad en miles de aplicaciones muy variadas.

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.

[88]​ Por el contrario, los conos son menos sensibles a la intensidad general de la luz, pero se presentan en tres variedades que son sensibles a diferentes rangos de frecuencia y, por lo tanto, se utilizan en la percepción del color y en la visión fotópica.

Por el contrario, la miopía se produce cuando el punto lejano está considerablemente más cercano que el infinito.

Un problema conocido como astigmatismo se produce cuando la córnea no es esférica, sino que es más curva en una determinada dirección.

La combinación de varios espejos, prismas y lentes produce instrumentos ópticos compuestos que tienen diversos usos prácticos.

Por ejemplo, un periscopio está formado simplemente por dos espejos planos alineados para permitir ver evitando un obstáculo.

Los instrumentos ópticos compuestos más famosos de la ciencia son el microscopio y el telescopio, que fueron ideados por los holandeses a finales del siglo XVI.

[97]​ La apertura de una cámara se mide con un número sin unidades denominado "f", f/#, a menudo anotado como

Debido a que la luz azul se dispersa más fácilmente que la luz roja, el sol adquiere un tono rojizo cuando se observa a través de una atmósfera espesa, como durante un orto u ocaso.