Explicamos o que é a ótica, sua história, impacto em outras ciências e como as óticas físicas, geométricas e modernas diferem.
O que é ótica?
A óptica é um ramo da física que se dedica ao estudo da luz visível : suas propriedades e seu comportamento. Também analisa suas possíveis aplicações na vida do ser humano , como é a construção de instrumentos para detectá-lo ou atuar sobre ele.
A luz foi definida pela ótica como uma banda de emissões eletromagnéticas , cujo comportamento é semelhante ao de outras formas invisíveis (para nós) do espectro eletromagnético , como a radiação ultravioleta ou infravermelha.
Isso significa que seu comportamento pode ser descrito de acordo com a mecânica ondulatória (exceto em contextos muito específicos em que a luz atua como uma partícula ) e a eletrodinâmica clássica da luz.
A óptica é um campo de pesquisa muito importante que fornece ferramentas para outras ciências , especialmente astronomia , engenharia, fotografia e medicina (oftalmologia e optometria). A ela devemos a existência de espelhos, lentes, telescópios, microscópios , lasers e sistemas de fibra óptica .
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História da Óptica
O campo da ótica faz parte das preocupações do ser humano desde a antiguidade. As primeiras tentativas conhecidas de usar lentes datam do antigo Egito ou da antiga Mesopotâmia , como as lentes Nirmud (700 aC) feitas na Assíria.
Os gregos antigos também se preocupavam em compreender a natureza da luz , que eles entendiam a partir de duas perspectivas: sua recepção ou visão e sua emissão, já que os gregos antigos pensavam que os objetos emitiam cópias de si mesmos através da luz (chamada eidola ). Filósofos como Deócrito, Epicuro, Platão e Aristóteles estudaram a ótica profusamente.
Esses estudiosos foram substituídos por alquimistas e cientistas islâmicos durante a Europa medieval , como Al-Kindi (c. 801-873) e especialmente Abu Ali-al-Hasan ou Alhazén (965-1040), considerado o pai da ótica por seu Livro de Óptica (século XI), onde explora os fenómenos de refração e reflexão.
O Renascimento europeu trouxe esse conhecimento para o Ocidente, especialmente graças a Roberto Grosseteste e Roger Bacon. Os primeiros vidros práticos foram feitos na Itália por volta de 1286 . Desde então, a aplicação de lentes ópticas para diversos fins científicos não parou.
Graças à ótica, gênios da estatura de Copérnico, Galileu Galilei e Johannes Kepler puderam realizar seus estudos astronômicos. Mais tarde, os primeiros microscópios permitiram a descoberta da vida microbiana e o início da biologia e da medicina modernas. O toda revolução científica é em grande parte devido à contribuição da óptica .
Óptica física
A óptica física é aquela que considera a luz como uma onda que se propaga no espaço . É o ramo da ótica que é mais fiel aos princípios e raciocínios da física, valendo- se de conhecimentos anteriores, como as Equações de Maxwell, para citar um exemplo importante.
Dessa forma, ele se preocupa com fenômenos físicos como interferência, polarização ou difração . Além disso, propõe modelos preditivos para saber como a luz se comportará em determinadas situações ou em determinados meios, quando não são sistemas de simulação numérica.
Ótica geométrica
A óptica geométrica nasceu da aplicação geométrica de leis fenomenológicas em torno da refração e reflexão por Willebrord Snel van Royen (1580-1626), o cientista holandês conhecido como Snell.
Para isso, esse ramo da ótica parte da existência de um raio de luz, cujo comportamento é descrito pelas regras da geometria para encontrar fórmulas para lentes, espelhos e dioptrias. Desta forma, é possível estudar fenômenos como arco-íris , propagação de luz e prismas . Tudo isso usando a linguagem da matemática .
Ótica moderna
O ramo contemporâneo da ótica surge com a física quântica e os novos campos do conhecimento que esta possibilitou, bem como suas possíveis aplicações na engenharia. Assim, a ótica moderna abrange uma enorme variedade de novos campos de pesquisa em relação à luz e suas aplicações, incluindo:
- Os mecanismos do laser (amplificação da luz por emissão simulada de radiação).
- As fotocélulas e as luzes LED dos metamateriais.
- A optoeletrônica , a mão do computador e o processamento digital de imagens.
- A Engenharia da Iluminação , com aplicações em fotografia , cinema e outras áreas.
- A óptica quântica e o estudo físico do fóton como uma partícula de luz e uma onda de luz ao mesmo tempo.
- A compreensão da óptica atmosférica e da iluminação dos processos atmosféricos.
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