Optika Gelombang dan Interferensi
Optika gelombang memperlakukan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik, menjelaskan interferensi dan fenomena lain yang timbul dari superposisi gelombang.
Definition
Cabang optika yang memodelkan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik dan menganalisis konsekuensi yang dapat diamati dari superposisi gelombang, terutama interferensi, dalam hal amplitudo dan fase.
Scope
Optika gelombang, juga disebut optika fisis, menjelaskan cahaya sebagai gelombang elektromagnetik yang merambat yang dicirikan oleh amplitudo, fase, panjang gelombang, dan polarisasi. Ini mencakup teori elektromagnetik cahaya, prinsip superposisi, interferensi konstruktif dan destruktif dari gelombang koheren, interferensi dua berkas dan multi-berkas yang terlihat pada celah, lapisan tipis, dan interferometer, serta konsep koherensi temporal dan spasial yang menentukan kapan interferensi dapat diamati. Ini melengkapi optika geometris dengan menjelaskan fenomena yang tidak dapat dijelaskan hanya oleh sinar, sementara difraksi dan polarisasi diperlakukan sebagai area yang berdekatan.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana perlakuan cahaya sebagai gelombang menjelaskan fenomena yang tidak dapat dijelaskan oleh sinar?
- Dalam kondisi apa gelombang cahaya yang superposisi saling menguatkan atau menghilangkan?
- Tingkat koherensi apa yang diperlukan untuk interferensi yang stabil?
- Bagaimana efek interferensi dimanfaatkan untuk pengukuran yang presisi?
Key concepts
- gelombang elektromagnetik
- amplitudo dan fase
- superposisi
- interferensi konstruktif dan destruktif
- visibilitas pinggiran
- koherensi
- perbedaan jalur optik
- muka gelombang
Key theories
- Teori gelombang elektromagnetik cahaya
- Cahaya adalah gelombang elektromagnetik transversal yang medan listrik dan magnetnya yang berosilasi merambat pada kecepatan yang diprediksi oleh persamaan Maxwell, menyatukan optika dengan elektromagnetisme.
- Prinsip superposisi dan interferensi
- Ketika dua atau lebih gelombang koheren tumpang tindih, amplitudonya bertambah, menghasilkan pola pinggiran terang dan gelap yang ditentukan oleh fase relatif, dasar dari semua fenomena interferensi.
- Teori koherensi
- Visibilitas interferensi bergantung pada koherensi temporal dan spasial cahaya, yang dikuantifikasi secara statistik oleh fungsi korelasi medan optik.
Clinical relevance
Interferensi optik gelombang mendasari tomografi koherensi optik yang digunakan untuk pencitraan non-invasif retina dan jaringan lain, pengukuran interferometrik dimensi kornea dan okular, serta lapisan anti-refleksi dan interferensi pada optik medis dan laboratorium.
History
Eksperimen celah ganda Young sekitar tahun 1801 memberikan bukti yang menentukan untuk sifat gelombang cahaya, yang kemudian dikembangkan oleh Fresnel menjadi teori gelombang kuantitatif. Identifikasi cahaya sebagai gelombang elektromagnetik oleh Maxwell pada tahun 1860-an menyatukan optika dengan elektromagnetisme, dan interferometer Michelson pada akhir abad kesembilan belas mengubah interferensi menjadi alat dengan presisi luar biasa.
Key figures
- Thomas Young
- Augustin-Jean Fresnel
- James Clerk Maxwell
- Albert A. Michelson
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- Mengapa kita biasanya tidak melihat interferensi antara dua bola lampu biasa?
- Sumber termal independen memancarkan cahaya dengan fase yang bervariasi dengan cepat dan acak, sehingga fase relatifnya tidak stabil; tanpa koherensi yang cukup, pinggiran interferensi akan kabur dan hanya intensitas total yang terlihat.
- Bagaimana optika gelombang berhubungan dengan optika geometris?
- Optika geometris adalah batas optika gelombang ketika panjang gelombang jauh lebih kecil daripada struktur yang terlibat; optika gelombang diperlukan setiap kali efek interferensi, difraksi, atau koherensi menjadi penting.