Optik

Die Optik ist der Zweig der Physik, der das Verhalten und die Eigenschaften von Licht untersucht, einschließlich seiner Wechselwirkungen mit der Materie und der Konstruktion von Instrumenten, die es verwenden oder erkennen. 1. beschreibt die Optik in der Regel das Verhalten von sichtbarem, ultraviolettem und infrarotem Licht. Da Licht eine elektromagnetische Welle ist, weisen andere Formen der elektromagnetischen Strahlung wie Röntgenstrahlen, Mikrowellen und Radiowellen ähnliche Eigenschaften auf[1].

Die meisten optischen Phänomene lassen sich mit der klassischen elektromagnetischen Beschreibung des Lichts erklären. Vollständige elektromagnetische Beschreibungen von Licht sind jedoch in der Praxis oft schwer anwendbar. Die praktische Optik erfolgt in der Regel mit vereinfachten Modellen. Die gebräuchlichste von diesen, die geometrische Optik, behandelt das Licht als eine Sammlung von Strahlen, die sich in geraden Linien bewegen und sich biegen, wenn sie durch die Oberflächen gehen oder von ihnen reflektieren. Die Physikalische Optik ist ein umfassenderes Modell des Lichts, das Welleneffekte wie Beugung und Interferenz beinhaltet, die in der geometrischen Optik nicht berücksichtigt werden können. Historisch gesehen wurde zunächst das strahlenbasierte Lichtmodell entwickelt, gefolgt vom Wellenmodell des Lichts. Die Fortschritte in der elektromagnetischen Theorie im 19. Jahrhundert führten zur Entdeckung, dass Lichtwellen tatsächlich elektromagnetische Strahlung waren.

Einige Phänomene hängen davon ab, dass Licht sowohl wellen- als auch teilchenförmige Eigenschaften hat. Die Erklärung dieser Effekte erfordert die Quantenmechanik. Bei der Betrachtung der partikelähnlichen Eigenschaften des Lichts wird das Licht als eine Sammlung von Partikeln modelliert, die als “Photonen” bezeichnet werden. Die Quantenoptik beschäftigt sich mit der Anwendung der Quantenmechanik auf optische Systeme.