Òptica geomètrica

L'òptica geomètrica és la part de l' òptica que considera la llum com un raig lluminós que es propaga en línia recta i que caracteritza els medis a través dels quals es propaga mitjançant l' índex de refracció (). El seu objectiu principal és determinar les trajectòries de la llum a través de diversos medis.

En l'òptica geomètrica es prescindeix dels fenòmens ondulatoris de la llum, que equival a considerar l'aproximació següent:

Es pot considerar que l'òptica geomètrica es deriva completament d'un sol postulat: el principi de Fermat.

L'òptica geomètrica determina que els rajos lluminosos actuïn sota els supòsits següents:

  • Es propaguen en trajectòries rectilínies a mesura que es mouen en un mitjà homogeni.
  • Es corben, i en circumstàncies particulars poden dividir-se en dos, en la interacció entre dos medis diferents.
  • Segueixen trajectòries curvilínies en mitjans en què l'índex de refracció canvia.
  • Poden ser absorbides o reflectides.

L'òptica geomètrica no té en compte certs efectes òptics com la difracció o la interferència. Aquesta simplificació és útil a la pràctica; és una excel·lent aproximació quan la longitud d’ona és petita comparada amb la mida de l'estructura amb què la llum interactua. Les tècniques són particularment útils en la descripció dels aspectes geomètrics de la formació d’imatges, incloent-hi aberracions òptiques.

Definició

Un raig de llum és una línia o una corba que és perpendicular als fronts d'ona de la llum (i per tant és colineal amb el vector d'ona).

A través del principi de Fermat es va obtenir una definició més rigorosa del raig lluminós. Aquest, estableix que la trajectòria que segueix una raig lluminós entre dos punts és la trajectòria de menor duració. [1]

Sovint, l'òptica geomètrica es simplifica mitjançant l' aproximació paraxial. Llavors, el comportament matemàtic esdevé lineal, permetent que els components i sistemes òptics es descriguin per matrius simples. Això condueix a les tècniques de l'òptica de Gauss i el traçat de raigs paraxials, que s'utilitzen per trobar propietats bàsiques dels sistemes òptics, com ara les posicions i augments de les imatges i els objectes aproximats. [2]

Altres idiomes