OPTICA SI VEDEREA

Optica, ramura a fizicii care studiaza propagarea si comportamentul luminii. In sens larg, lumina este acea parte a spectrului radiatiilor electromagnetice care este cuprinsa intre razele X si microunde si include energia radianta care produce senzatia de vedere. Studiul opticii cuprinde doua parti : opticaaa geometrica si optica fizica.

Natura luminii

Energia radianta are o natura dubla si respecta legi care pot fi explicate fie in termenii unui flux de particule, sau pachete de energie numite fotoni, fie in termenii unui tren de unde transversale. Conceptul de fotoni este folosit pentru a explica interactiunile luminii si a problemelor care rezulta intr-o schimbare a formri de energie, ca in cazul efectului fotoelectric sau al luminiscentei.    Conceptul de unde este utilizat pentru a explica propagarea luminii si unele fenomene legate de formarea imaginilor. In undele luminoase, ca si in cazul altor tipuri de unde electromagnetice, exista campuri electrice si magnetice care fluctueaza rapid in fiecare punct din spatiu. Din moment ce au atat directie cat si magnitudine, campurile sunt cantitati vectoriale. Campurile electric si magnetic sunt in unghi drept unul fata de celalalt si fata de directia de miscare a undei. Cea mai simpla unda de lumina este cea sinusoidala, numita asa deoarece graficul intensitatii campului electric sau magnetic desenat in directia de deplasare, in orice moment va evidentia o curba sinusoidala. Numarul de oscilatii complete, sau vibratii, pe secunda al unui punct din unda luminoasa se numeste frecventa. Lungimea de unda este distanta paralela cu axa dintre doua puncte de aceeasi faza, ceea ce inseamna puncte care ocupa pozitii echvalente p[e unda. De exemplu, lungimea de unda este egala cu distanta dintre maxim si maxim sau dintre minim si minim a undei sinusoidale. In spectrul vizibil, diferentele lungimilor de unda se manifesta prin diferente de culoare. Spectrul vizibil se intinde de la 350 nanometri (violet) la 750 nanometri (rosu), un nanometru fiind a miliarda parte dintr-un metru. Lumina alba este un amestec de lungimi de unda vizibile. Nu exista limite stricte intre regiunile lungimilor de unda, dar 10 nanometri poate fi considerata limita de jos a lungimii de unda pentru radiatiile ultraviolete. Radiatiile infrarosii, care include energie radianta, au lungimi de unda cuprinse intre 700 nanometri si un milimetru. Viteza unei unde electromagnetice este produsul frecventei si al lungimii de unda. In vid, aceasta viteza este aceeasi pentru toate lungimile de unda. Viteza luminii in substante materiale este mai mica decat in vid si este diferita pentru lungimi de unda diferite, efectul numindu-se dispersie. Raportul dintre viteza luminii in vid si viteza unei anume lungimi de unda intr-o substanta este cunoscut ca indice de refractie al acelei substante pentru lungimea de unda data. Indexul de refractie al aerului pentru toate lungimile de unda este 1,00029, dar in general seeste valoarea 1.

Legile reflexiei si refractiei luminii au derivat din teoria undei de lumina introdusa in sec. XVII de matematicianul, astronomul si fizicianul Chritiaan Huygens. Principiul sau prevede ca orice punct de pe o unda initiala poate fi considerat ca sursa unor unde secundare, mici, sferice, care se imprastie in toate directiile din centrele lor, cu aceeasi viteza, frecventa si lungime de unda ca si unda mama. Un nou front de unda poate fi definit care le cuprinde pe cele noi. De vreme ce lumina evolueaza in unghi drept cu unda, schimbari in directia luminii pot fi produse folosind principiul lui Huygens.

Uneori este mai simplu si chiar suficient sa reprezinti propagarea luminii prin raze si nu prin unde. Raza este o linie dreapta care reprezinta directia de deplasare a energiei radiante.

Vazul, puterea fiziologica de a vedea. Vazul este capacitatea orin care, prin intermediul organuklui material, ochiul, este perceputa lumea exterioara vizibila. Multe organisme simple au receptori de lumina si pot astfel reactiona la miscare si umbre, dar xvazul imlica si formarea de imagini in creier. Ochii diverselor organisme asigura imagini de diferite claritati. Vom vorbi despre vazul la om si la alte animale, cu ochi de oi complexitate comparabila.

Principii de baza

Vazul trateaza in principal cu culoarea, forma, distanta si perceperea tridimensionala a obiectelor. Incepe cu impactul undelor de lumina asupra retinei ochiului, dar daca aceste unde sunt mai lungi sau mai scurte decat anumite limite, ele nu produc impresie vizuala. Culoarea aparenta a unui obiect depinde in parte de lungimile de unda ale luminii incidente si in parte de starea ochiului insusi, ca in orbirea culorilor. Stralucirea aparenta a unui obiect depinde de amplitudinea undelor de lumina care trec de la ea    in ochi,

In optica de baza, un punct aflat deasupra liniei vazului focalizeaza intr-un punct aflat sub centrul retinei, si viceversa. Daca retina ar fi observata de catre o alta persoana, observatorul ar vedea ca imaginea obiectului se formeaza pe retina si este inversata. Orice crestere in magnitudine a imaginii retinale este explicata prin apropierea obiectulu; daca acelasi rezultat se obtine prin folosirea lentilelor, obiectul pare ca se apropie. Aceasta apropiere aparenta este rezultatul unui proces inconstient de rationare. Mintea interpreteaza orice obiect dat ca fiind de o marime cunoscuta si bine determinata.

Vazul stereoscopic

Oamenii si alte animale capabile sa focalizeze ambii ochi pe acelasi obiect, sunt capabile de vedere stereoscopica, care este fundamentala pentru perceperea adancimii.

Un tip de imagine stereoscopica numita autostereograma, care nu cere un instrument de marire special, a fost posibil de realizat cu ajutorul graficii pe computer. Doua imagini generate pe calculator, fiecare reprezentand vederea cu un singur ochi, sunt suprapuse ca intr-o anaglifa.