Область явлений, изучаемых оптикой
Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. В круг вопросов, рассматриваемых физической оптикой, входят: всестороннее изучение природы света, его волновых и квантовых свойств, законов распространения в изотропных и анизотропных средах, взаимодействия света с веществом, которое проявляется в процессах излучения, поглощения и рассеяния.
Геометрическая оптика рассматривает формирование изображения с помощью световых лучей. В основе геометрической оптики лежат законы прямолинейного распространения света и независимости распространения световых лучей в изотропных средах, а также законы преломления и отражения на границах раздела сред с разными оптическими свойствами. Природу световых излучений в геометрической оптике во внимание не принимают; пренебрегают и такими физическими явлениями, как интерференция, дифракция и др.
Физиологическая оптика — наука о зрительном восприятии света глазом — смыкается с биофизикой и психологией, исследует механизмы зрения, изучает восприятие света глазом.
Значительную часть практических вопросов можно вполне удовлетворительно решить с помощью законов геометрической оптики. Теория оптических приборов базируется в основном на законах геометрической оптики, частью которой является теория аберраций и методика расчета оптических систем. Оптические системы приборов, рассчитанные в соответствии с законами геометрической оптики, обеспечивают достаточно хорошее качество изображения.
Однако существует ряд явлений, связанных с образованием оптических изображений и их качеством, которые можно правильно объяснить только с позиций физической или волновой оптики. К их числу относятся явления дифракции (отклонения лучей от прямолинейного распространения); интерференции (взаимодействия световых пучков); дисперсии (изменения скорости распространения излучения в зависимости от его частоты, в результате чего происходит разложение сложного излучения на его составляющие—монохроматические излучения). Такие вопросы объясняет только физическая оптика, рассматривающая световое излучение как процесс распространения коротких электромагнитных волн, и изучающая тонкую структуру оптического изображения.
Следует подчеркнуть, что все электромагнитные волны и, в частности, волны оптического диапазона могут вступать во взаимодействие со всеми известными современной науке веществами. Это положение характеризует тесную связь учения об оптических явлениях с учением о молекулярном строении вещества и объясняет широкое применение оптических методов исследования и контроля.
