Óptica física

En física , la óptica física u óptica ondulatoria es la rama de la óptica que estudia la interferencia , la difracción , la polarización y otros fenómenos para los que no es válida la aproximación de rayos de la óptica geométrica . Este uso tiende a no incluir efectos como el ruido cuántico en la comunicación óptica , que se estudia en la subrama de la teoría de la coherencia .

La óptica física es también el nombre de una aproximación que se utiliza habitualmente en óptica, ingeniería eléctrica y física aplicada . En este contexto, es un método intermedio entre la óptica geométrica , que ignora los efectos de las ondas , y el electromagnetismo de onda completa , que es una teoría precisa . La palabra "física" significa que es más física que la óptica geométrica o de rayos y no que sea una teoría física exacta. ^{[1] : 11–13}

Esta aproximación consiste en utilizar la óptica de rayos para estimar el campo sobre una superficie y luego integrar ese campo sobre la superficie para calcular el campo transmitido o disperso. Esto se parece a la aproximación de Born , en el sentido de que los detalles del problema se tratan como una perturbación .

En óptica, es una forma estándar de estimar los efectos de difracción. En radio , esta aproximación se utiliza para estimar algunos efectos que se parecen a los efectos ópticos. Modela varios efectos de interferencia, difracción y polarización, pero no la dependencia de la difracción con respecto a la polarización. Dado que se trata de una aproximación de alta frecuencia, suele ser más precisa en óptica que en radio.

En óptica, normalmente consiste en integrar el campo estimado del rayo sobre una lente, espejo o apertura para calcular el campo transmitido o disperso.

En la dispersión de radar , generalmente se toma la corriente que se encontraría en un plano tangente de material similar como la corriente en cada punto del frente, es decir, la parte geométricamente iluminada, de un dispersor . La corriente en las partes sombreadas se toma como cero. El campo disperso aproximado se obtiene entonces mediante una integral sobre estas corrientes aproximadas. Esto es útil para cuerpos con formas convexas suaves y grandes y para superficies con pérdidas (baja reflexión).

El campo o corriente de óptica de rayos generalmente no es preciso cerca de los bordes o límites de sombras, a menos que se complemente con cálculos de difracción y ondas progresivas .

La teoría estándar de la óptica física tiene algunos defectos en la evaluación de los campos dispersos, lo que lleva a una disminución de la precisión lejos de la dirección especular. ^{[2] [3]} Una teoría mejorada introducida en 2004 proporciona soluciones exactas a los problemas que involucran difracción de ondas mediante dispersores conductores. ^[2]

• Física óptica
• Modelado electromagnético
• Óptica de Fourier
• Historia de la óptica
• Metamateriales de índice negativo

• Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Física para científicos e ingenieros (6.ª ed.) . Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.
• Ajmánov, A; Nikitin, S. Yu (1997). Óptica Física . Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-851795-5.
• Hay, SG (agosto de 2005). "Un método de serie gaussiana de difracción de doble borde para un análisis óptico físico eficiente de antenas con reflectores de forma dual". IEEE Transactions on Antennas and Propagation . 53 (8): 2597. Bibcode :2005ITAP...53.2597H. doi :10.1109/tap.2005.851855. S2CID  10050665.
• Asvestas, JS (febrero de 1980). "El método de óptica física en la dispersión electromagnética". Journal of Mathematical Physics . 21 (2): 290–299. Bibcode :1980JMP....21..290A. doi :10.1063/1.524413.

• Medios relacionados con Óptica física en Wikimedia Commons