Óptica


La óptica (del latín medieval opticus, «relativo a la visión», proveniente del griego clásico ὀπτικός, optikós)[1]​ es la rama de la física que se encarga del estudio del comportamiento y las propiedades de la luz,[2]​ incluidas sus interacciones con la materia, así como la construcción de instrumentos que se sirven de ella o la detectan.[3]​ La óptica generalmente describe el comportamiento de la luz visible, de la radiación ultravioleta y de la radiación infrarroja. Al ser una radiación electromagnética, otras formas de radiación del mismo tipo como los rayos X, las microondas y las ondas de radio muestran propiedades similares.[3]

La mayoría de los fenómenos ópticos pueden explicarse utilizando la descripción electrodinámica clásica de la luz. Sin embargo, la óptica práctica generalmente utiliza modelos simplificados. El más común de estos modelos, la óptica geométrica, trata la luz como una colección de rayos que viajan en línea recta y se desvían cuando atraviesan o se reflejan en las superficies. La óptica física es un modelo de la luz más completo, que incluye efectos ondulatorios como la difracción y la interferencia, que no se pueden abordar mediante la óptica geométrica.

Algunos fenómenos dependen del hecho de que la luz muestra indistintamente propiedades como onda y partícula. La explicación de estos efectos requiere acudir a la mecánica cuántica. Al considerar las propiedades de la luz similares a las de las partículas, se puede modelar como un conjunto de fotones individuales. La óptica cuántica se ocupa de la aplicación de la mecánica cuántica a los sistemas ópticos.

La óptica como ciencia es un campo muy relevante, y es estudiada en muchas disciplinas con las que está íntimamente relacionada, como la astronomía, varios campos de la ingeniería, la fotografía y la medicina (particularmente la oftalmología y la optometría). Las aplicaciones prácticas de la óptica se encuentran en una gran variedad de tecnologías, incluidos espejos, lentes, telescopios, microscopios, equipos láser y sistemas de fibra óptica.

Las primeras aplicaciones de la óptica muy probablemente comenzaron con el desarrollo de lentes en el antiguo Egipto y en Mesopotamia. Las primeras lentes conocidas, hechas de cristal pulido, a menudo cuarzo, datan ya del año 700 a. C., como la lente de Nimrud,[4]​ descubierta en Asiria. También se conocen esferas de cristal rellenas de agua utilizadas como lentes en la antigua Roma y en la antigua Grecia. La invención de estos objetos fue seguida por la aparición de teorías sobre la luz y la visión planteadas por los antiguos filósofos griegos y de la India, y por el desarrollo de la óptica geométrica en el mundo grecorromano. El vocablo óptica proviene de la palabra griega ὀπτική (optikē), que significa "aspecto, apariencia".[5]

La filosofía griega sobre la óptica se dividió en dos ideas opuestas sobre cómo funcionaba la vista: la "teoría de la visión" y la "teoría de la emisión".[6]


La óptica incluye el estudio de la dispersión de la luz
La lente de Nimrud, descubierta en ruinas del Imperio asirio
Reproducción de una página de un manuscrito de Ibn Sahl que demuestra su conocimiento de la ley de la refracción
Ocular de un telescopio galileano (c. 1620)
Portada de la primera edición del tratado Opticks, de Isaac Newton
Miroscopio de Robert Hooke, grabado de su obra Micrographia
Tubo de Crookes
Conjunto interferométrico de telescopios en Paranal
Ilustración de la ley de Snell cuando n1 < n2, como en el caso de la interfaz aire/agua
Diagrama de trazado de rayos de una lente convergente
Las imágenes de letras negras en una lente convexa delgada de longitud focal f se muestran en rojo. Los rayos seleccionados se muestran para las letras "E", "I" y "K" en azul, verde y naranja, respectivamente. Téngase en cuenta que E (en 2f) tiene una imagen de igual tamaño, real e invertida; I (en f) tiene su imagen en el infinito; y K (en f/2) tiene una imagen doble, virtual y vertical.
Película delgada de aceite derramada sobre un charco. Los patrones coloridos son debidos a la reflexión e interferencia de la luz entre los diferentes medios
Difracción en dos ranuras separadas por la distancia . Las franjas brillantes se producen a lo largo de las alineaciones donde las líneas negras se cruzan con líneas negras y las líneas blancas se cruzan con líneas blancas. Estas franjas están separadas por el ángulo y están numeradas con el índice
Animación conceptual de la dispersión de la luz a través de un prisma. Las frecuencias altas (azul) son más desviadas que las bajas (rojo).
Un polarizador cambiando la orientación de la luz polarizada linealmente.
En esta imagen, θ1θ0 = θi.
Efecto de un filtro polarizador en una fotografía del cielo. La imagen de la izquierda se ha tomado sin polarizador. En la imagen de la derecha, se ajustó el filtro para eliminar ciertas polarizaciones de la luz azul dispersa del cielo.
Experimentos con láseres de alta potencia son parte de la moderna investigación óptica.
El telescopio VLT utiliza una "estrella virtual láser" para su calibración.[81]
Modelo de un ojo humano. Los elementos mencionados en este artículo son: 3. músculo ciliar, 6. pupila, 8. córnea, 10. cristalino, 22. nervio óptico, 26. fóvea, 30. retina
La ilusión de Ponzo se basa en el hecho de que las líneas paralelas parecen converger a medida que se acercan al infinito.
Ilustraciones de varios instrumentos ópticos de la Cyclopaedia de 1728
Fotografía tomada con apertura f/32
Fotografía tomada con apertura f/5
Un cielo colorido a menudo se debe a la dispersión de la luz producida por partículas en suspensión y por la contaminación atmosférica, como en esta fotografía de una puesta de sol durante los incendios forestales de octubre de 2007 en California.