optik (Fysisk optik)

Optik (Fysisk optik), Med Maxwells arbejder i 1860'erne blev det klart, at lys er elektromagnetiske bølger, og brydningsforholdet, der tidligere gav en rent fænomenologisk beskrivelse af lysets vekselvirkning med stof, kunne nu forstås som et mål for stoffets bremsende virkning på lysets udbredelse.

Krystaloptikken, der behandler lysets udbredelse i anisotrope medier og giver anledning til effekter som dobbeltbrydning, kunne fortolkes med udgangspunkt i lysets polarisation, og det blev forståeligt, hvorfor statiske elektriske og magnetiske felter gennem elektrooptiske (se elektrooptik) og magnetooptiske effekter (se magneto-optik) kunne påvirke lysets udbredelse.

Den vigtigste konsekvens af Maxwells indsigt knytter sig dog til spektroskopien, der beskæftiger sig med, hvorledes vekselvirkningen mellem stof og lys afhænger af bølgelængden. Atomernes optiske spektre var et af udgangspunkterne for Niels Bohrs atommodel og dermed afgørende for udviklingen af kvantefysikken.

Den klassiske beskrivelse af lys som et kontinuert bølgefelt afløses i kvantefysikken af et dualistisk billede, hvor lyset gennem fotonbegrebet får tillagt et partikelaspekt. Umiddelbart har kvantefysikken imidlertid langt mindre vidtgående konsekvenser for lys end for stof. Elektroner og protoner følger Fermi-Dirac-statistikken, der forbyder mere end én partikel i en given kvantetilstand; det er baggrunden for opbygningen af grundstoffernes periodiske system. I modsætning hertil følger fotoner Bose-Einstein-statistikken, hvor der ikke er nogen begrænsning på antallet af partikler i en bestemt tilstand. Det betyder, at det klassiske elektromagnetiske felt også inden for kvantefysikken forbliver en dækkende beskrivelse af lyset, så længe det gennemsnitlige antal fotoner i en given kvantetilstand er stort. Først ved meget svage lyssignaler giver lysets kvantisering sig til kende, og detektionsgrænsen for de følsomste optiske detektorer bestemmes af den såkaldte haglstøj, der skyldes, at de enkelte fotoner ankommer til detektoren på tilfældige tidspunkter.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig