ทัศนศาสตร์ทางกายภาพกับ เรขาคณิตเลนส์: ความหมาย & ความแตกต่าง

ความเข้าใจเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ทั้งทางเรขาคณิตและทางกายภาพช่วยให้เราสามารถศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดจากทั้งด้านอนุภาคและคลื่นของแสง

แสงเดินทางผ่านอวกาศเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ เป็นอนุภาค ด้วยเหตุนี้ ความเป็นคู่ของคลื่นอนุภาคเมื่อนักฟิสิกส์ทำงานกับทัศนศาสตร์ (การศึกษาแสง) พวกเขาต้องนึกถึงการแพร่กระจายของแสงด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธีขึ้นอยู่กับการใช้งาน

เมื่อนึกถึงลักษณะของแสงเช่นการรบกวน โพลาไรซ์ หรือสี การอธิบายแสงว่าเป็นคลื่นแนวขวางเป็นแนวทาง แต่เมื่อสร้างกล้องโทรทรรศน์หรือเลนส์แก้ไขและกำหนดว่าแสงจะสะท้อนหักเหและ ทางเลือกที่ดีที่สุดคือการคิดว่าแสงเป็นลำอนุภาคที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเรียกว่า รังสีเอกซ์

การศึกษาเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ทางกายภาพใช้ธรรมชาติคลื่นของแสงเพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์เช่นรูปแบบการรบกวนที่เกิดจากคลื่นแสงที่ผ่านตะแกรงเลี้ยวเบนและสเปกโทรสโกปี ทัศนศาสตร์ทางกายภาพเริ่มต้นขึ้นเป็นสนามในปี 1800 หลังจากการค้นพบที่สำคัญหลายครั้ง รวมถึงการมีอยู่ของแสงนอกสเปกตรัมที่มองเห็นโดยเซอร์เฟรเดอริก วิลเลียม เฮอร์เชล

ในทัศนศาสตร์ทางกายภาพ แสงจะแสดงเป็นหน้าคลื่นตามขวาง เช่น คลื่นไซน์หรือ "S-curve" ที่อธิบายคลื่นที่เคลื่อนตัวผ่านน้ำด้วยยอดและร่องน้ำ (สูงและ คะแนนต่ำ) ด้วยแบบจำลองนี้ คลื่นแสงจะทำตามกฎเดียวกันกับคลื่นตามขวางอื่นๆ – ความถี่และความยาวคลื่นของพวกมันคือ เป็นสัดส่วนผกผันเนื่องจากสมการความเร็วคลื่น และหน้าคลื่นรบกวนซึ่งกันและกันโดยที่พวกมัน ตัด.

ตัวอย่างเช่น สองยอด (จุดสูง) หรือสองร่อง (จุดต่ำ) ที่ทับซ้อนกัน อย่างสร้างสรรค์ทำให้ยอดโดยรวมสูงขึ้นหรือรางรวมต่ำลงตามลำดับ เมื่อหน้าคลื่นมาบรรจบกันจากเฟส - หงอนและร่องน้ำเข้าด้วยกัน - พวกมันรบกวน อย่างทำลายล้างยกเลิกกันทั้งหมดหรือบางส่วน

การคิดว่าแสงเป็นคลื่นยังเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างประเภทของแสงในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัม เช่น ความแตกต่างระหว่างคลื่นวิทยุ รังสีที่มองเห็นได้ และรังสีเอกซ์ เนื่องจากประเภทเหล่านี้จำแนกตามคลื่น คุณสมบัติ. นอกจากนี้ยังหมายถึงการปฏิบัติต่อแสงเป็นคลื่นมีความสำคัญในทัศนศาสตร์ของสีเนื่องจากเป็นส่วนย่อยของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม

ในทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต นักฟิสิกส์ใช้ธรรมชาติของอนุภาคของแสงเพื่อแสดงเส้นทางของมันในแนวเส้นตรงที่เรียกว่ารังสี มีการใช้เลนส์เรขาคณิตมานานกว่าออปติกทางกายภาพ เนื่องจากผู้คนได้เรียนรู้วิธีออกแบบอุปกรณ์ที่ design โค้งงอและโฟกัสแสงเพื่อวัตถุประสงค์เช่นการทำกล้องโทรทรรศน์และเลนส์แก้ไขให้ดีก่อนที่จะเข้าใจว่าแสงอะไร เคยเป็น ในปี ค.ศ. 1600 การเจียรเลนส์เพื่อช่วยการมองเห็นของมนุษย์เป็นเรื่องปกติ

รังสีแสงจะถูกวาดเป็นเส้นตรงที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงและระบุทิศทางที่แสงเดินทาง แผนภาพรังสีใช้เพื่อแสดงเส้นทางของรังสีแสงที่เป็นตัวแทนหลายอย่างในขณะที่สะท้อนแสง หักเห และส่งผ่าน วัสดุต่างๆ เพื่อกำหนดการวัดเช่นความยาวโฟกัสและขนาดและทิศทางของผลลัพธ์ ภาพ.

นักฟิสิกส์สามารถเข้าใจระบบออพติคอลได้ดีขึ้น รวมถึงการสร้างภาพในเลนส์บางและกระจกระนาบ เส้นใยแก้วนำแสง และเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็นอื่นๆ ด้วยการติดตามเส้นทางของลำแสง ด้วยประวัติศาสตร์อันยาวนานในฐานะสนาม ทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิตได้นำไปสู่กฎที่รู้จักกันดีหลายประการเกี่ยวกับความสว่าง การกระดอนและโค้งงอ อาจเป็นกฎการหักเหของแสง (กฎของสเนล) และกฎการสะท้อนที่มีชื่อเสียงที่สุด