Ottica

ottica

òttica [s.f. dall'agg. ottico] [OTT] (a) Parte della fisica che studia i fenomeni relativi all'emissione, alla propagazione e alla ricezione della luce, sia nel vuoto che in mezzi materiali, con particolare riguardo, in quest'ultimo caso, alle interazioni della luce con la materia (assorbimento di energia luminosa, perturbazioni dei raggi luminosi per effetto di riflessione, rifrazione, diffusione, dispersione, interferenza, diffrazione, polarizzazione e altri); l'o. si occupa, inoltre, dello studio e della realizzazione di strumenti (strumenti ottici) atti a fornire, ricevendo raggi luminosi, immagini degli oggetti che li emettono, sia per aiutare la visione di essi nel caso che essi siano molto lontani (telescopi) o molto piccoli (microscopi), sia per avere immagini in sé (proiettori, macchine fotografiche e cinematografiche), nonché di strumenti per la misurazione di grandezze relative alla luce (fotometri, spettrometri, ecc.: v. misurazioni ottiche). Tutto ciò costituisce l'o. della luce (visibile), nata in realtà prima come scienza della visione, cioè su base essenzialmente fisiologica, e diventata poi, all'incirca da G. Galilei in poi, scienza della luce. Con rifer. a questo primo, ma lungo e ricco, stadio dell'o. si parla anche di o. ordinaria per distinguere da essa i corpi di dottrina che, seguendo analogicamente i suoi metodi e il suo linguaggio, si sono sviluppati, all'incirca a partire dalla metà del 19° sec., nell'ambito di radiazioni simili a quelle luminose per la comune natura elettromagnetica; si sono così formate, seguendo uno schematico ordine cronologico: l'o. del calore raggiante, ora nota come o. infrarossa (notevole il contributo dato a essa da M. Melloni, 1842), l'o. delle onde radio (a partire dalle esperienze di H. Hertz, 1887, e soprattutto di A. Righi, da questi esposte in un pregevole e conclusivo trattato fenomenologico del 1897), l'o. dei raggi X (iniziata dallo stesso scopritore dei raggi, W.C. Röntgen, 1895), l'estensione dell'o. ordinaria all'ultravioletto (1903) e poi, basandosi sulle acquisizioni della meccanica ondulatoria (all'incirca a partire dal 1924), l'o. elettronica (a partire dall'esperimento di diffrazione di un fascio di elettroni, di G.J. Davisson e L.M. Germer, 1927), generalizzata poi nell'o. delle particelle (ioni, neutroni, ecc.). Per tutte queste discipline, v. oltre, mentre per un più dettagliato quadro dell'o. moderna nel suo insieme, v. ottica. È importante ricordare, sia pure in termini schematici, che la discussione sulla natura della luce e, in generale, della radiazione elettromagnetica, ha avuto una serie di alterne vicende, tra schemi cosiddetti corpuscolari (dai corpuscoli di Newton agli attuali fotoni) e schemi cosiddetti ondulatori (la radiazione è costituita da onde, dapprima dell'etere e poi riconosciute come onde elettromagnetiche); la maggior parte dei fenomeni può essere spiegata in termini sia di onde che di corpuscoli (fotoni), ma esistono fenomeni che possono essere spiegati soltanto con uno di tali schemi (l'effetto fotoemissivo ha soltanto una spiegazione fotonica, mentre l'interferenza a bassissimi livelli di intensità ha soltanto una spiegazione ondulatoria) e tutto ciò viene conciliato dal principio di complementarità, che sanziona una sorta di duplice natura della radiazione elettromagnetica e degli stessi fotoni, potendosi lecitamente fare ricorso, talora per necessità e talaltra per convenienza, all'uno o all'altro dei due modelli fotonico e ondulatorio. Per queste vicende, v. ottica, storia dell'. (b) Con signif. concreto, der. dal-l'uso statunitense, lo stesso che sistema ottico, apparecchio ottico e simili, nonché parti ottiche di essi (spec. obiettivi); è in questo signif. che si parla, per es., di o. adattabile, intercambiabile, trattata (v. oltre), di macchina fotografica con o. molto luminosa (cioè con obiettivo molto luminoso), ecc. ◆ [OTT] O. adattabile, o adattativa o adattiva: denomin., dall'ingl. adaptive optics, di dispositivi ottici i cui parametri funzionali si modificano a seconda delle circostanze in modo da annullare, o, quanto meno, ridurre fortemente, le distorsioni dei fronti d'onda della radiazione incidente prodotte dalle aberrazioni geometriche dei sistemi medesimi e dal mezzo in cui la radiazione si propaga: v. ottica adattabile. ◆ [OTT] O. adattabile per telescopi: v. ottica adattabile: IV 345 b. ◆ [OTT] O. al primo ordine: l'ambito di validità dell'applicazione dello sviluppo in serie della legge di Snell-Cartesio arrestato ai termini del primo ordine; ciò è accettabile per angoli di incidenza e di rifrazione opportunamente piccoli: v. ingegneria ottica: III 207 a. ◆ [GFS] [OTT] O. atmosferica: tradizionalmente, la parte della geofisica riguardante lo studio della propagazione della luce solare e di altri astri nell'atmosfera terrestre e lo studio dei vari fenomeni ottici a essa associati o che, indipendentemente da essa, si svolgono nell'atmosfera terrestre; modernamente, l'ambito dell'o. atmosferica è più ampio, riguardando uno spettro di radiazioni ben più vasto di quello delle radiazioni visibili, in teoria l'intero spettro elettromagnetico: v. ottica atmosferica. ◆ [OTT] O. attiva: denomin. di sistemi ottici adattabili che siano sensibili a perturbazioni dei percorsi ottici verificantisi con frequenze minori di qualche decimo di Hz: v. ottica adattabile: IV 341 e. ◆ [OTT] O. classica: l'o. elettromagnetica che segue lo schema del-l'elettrodinamica classica, cioè senza l'intervento di concezioni quantistiche né relativistiche. ◆ [STF] [OTT] O. corpuscolare: locuz., in contrapp. a o. ondulatoria (v. oltre), viva spec. nella storia dell'o., per indicare le concezioni basate su una natura corpuscolare della luce, e in generale della radiazione elettromagnetica, quali erano quelle in voga (escludendo C. Huyghens e i suoi seguaci) sino a tutto il 18° sec.; oggi si riferisce alla natura fotonica della luce: v. ottica, storia dell'. ◆ [OTT] O. dei raggi X: s'occupa di fenomeni riguardanti i raggi X analoghi a quelli con i quali abbiamo familiarità nella regione del visibile, in partic. della diffrazione: v. ottica dei raggi X. ◆ [OTT] [ELT] O. delle microonde: la trattazione dei fenomeni e dei dispositivi riguardanti le microonde fatta con gli stessi metodi che si usano nell'o. ordinaria: v. ottica delle microonde. ◆ [OTT] [ELT] O. delle onde radio: l'identità di natura fisica fra le onde luminose e le onde hertziane porta come conseguenza che i fenomeni fondamentali di propagazione sono i medesimi per le une e per le altre; così, per es., è possibile ripetere con onde hertziane le esperienze di riflessione, rifrazione e interferenza secondo le leggi dell'o. ordinaria. Queste esperienze sono importanti anche per ragioni di ordine pratico, in quanto permettono di studiare la propagazione dei fasci di radioonde, di uso sempre più largo nella radiotecnica. Le prime ricerche in questo campo furono quelle celebri con cui H. Hertz verificò (1888) l'identità delle leggi di riflessione e rifrazione per le onde luminose e per quelle elettromagnetiche: Hertz ottenne la riflessione su riflettori metallici piani, sferici e parabolici, e la rifrazione in prismi di asfalto. Le sue esperienze furono riprese e ampliate da A. Righi, che riuscì a ottenere, con onde smorzate di circa 10 cm di lunghezza d'onda, tutti i principali fenomeni ottici: riflessione, rifrazione (con lenti e prismi di paraffina, di pece e di zolfo), polarizzazione, birifrangenza (con cristalli di selenite), interferenza e diffrazione. Il dispositivo usato da Righi era un banco ottico, portante alle due estremità l'oscillatore e il ricevitore, entrambi con specchio parabolico orientabile a piacere e, al centro, una piattaforma per i vari dispositivi ottici, secondo una disposizione che è tuttora seguita nei moderni banchi ottici per microonde, largamente usati per la messa a punto di dispositivi vari. Fu poi riconosciuta la possibilità di usare anche lenti e prismi metallici, oltre alle lenti e ai prismi dielettrici. Oggi si dispone di una larga serie di dispositivi ottici per radioonde, spec. per le microonde, la cui relativ. piccola lunghezza d'onda rende facile la realizzazione dei dispositivi in questione: soprattutto lenti, sia metalliche che dielettriche, usate, insieme con riflettori di varia forma, in molti tipi di antenne direttive. ◆ [EMG] [FSN] O. delle particelle: parte dell'elettromagnetismo che s'occupa del comportamento (riflessione, rifrazione, ecc.) di fasci di particelle cariche in campi elettrici e magnetici, nonché dei dispositivi (lenti, magneti, ecc.) con cui si mettono a profitto, per vari scopi, particolarità di tale comportamento; si parla, in partic., a seconda della natura delle particelle, di o. degli elettroni, od o. elettronica, di o. dei protoni, ecc.: v. ottica delle particelle. ◆ [OTT] O. di Fourier: ramo dell'o. che usa l'analisi di Fourier per lo studio della propagazione dei campi ottici e del trattamento ottico dell'informazione: v. ottica di Fourier. ◆ [OTT] O. discreta: in contrapp. a o. integrata (v. oltre), dispositivo ottico ottenuto montando insieme i vari componenti separati. ◆ [OTT] [EMG] O. elettromagnetica: la parte dell'o. che studia i fenomeni d'interazione della radiazione elettromagnetica con le cariche elettriche presenti nella materia (soprattutto elettroni, e poi ioni): v. elettroottica e magnetoottica, che ne costituiscono i due capitoli più importanti. ◆ [OTT] O. elettronica: la parte dell'o. delle particelle riguardante specific. fasci elettronici: v. ottica delle particelle: IV 372 a. ◆ [EMG] O. elettronica geometrica: v. ottica delle particelle: IV 372 c. ◆ [EMG] O. elettronica ondulatoria: v. ottica delle particelle: IV 374 d. ◆ [OTT] O. fisica: in contrapp. a o. geometrica (v. oltre), l'insieme delle parti dell'o. che non possono essere studiate soltanto con considerazioni sulla geometria dei raggi di propagazione, per es. i fenomeni di dispersione, d'interferenza e d'interazione con la materia, nei quali gioca un ruolo determinante la lunghezza d'onda finita della luce. ◆ [OTT] [FME] O. fisiologica: lo stesso che o. medica (v. oltre). ◆ [OTT] O. fotonica: lo stesso che o. corpuscolare (v. sopra). ◆ [OTT] O. gaussiana: la parte dell'o. geometrica che si svolge nei limiti delle approssimazioni di Gauss per i sistemi ottici (raggi parassiali e sistemi di piccola apertura): v. ingegneria ottica: III207 a. ◆ [OTT] O. geometrica: la trattazione di fenomeni ottici in termini puramente geometrici, sviluppatasi a partire dal principio di P. Fermat (intorno al 1650), precis. basata sulla considerazione non delle grandezze fisiche la cui propagazione costituisce la radiazione, ma dei raggi di propagazione (raggi luminosi per la luce visibile), cioè delle traiettorie percorse dalla luce; è una trattazione approssimata (approssimazione dell'o. geometrica) che è valida sinché la lunghezza d'onda λ è assai minore delle dimensioni degli oggetti coinvolti e delle scale caratteristiche del mezzo e che comunque non è applicabile a fenomeni dipendenti da λ, quale, per es., la dispersione; costituisce comunque lo strumento primario per lo studio dei sistemi ottici: v. ottica geometrica. ◆ [OTT] O. infrarossa: la parte dell'o. che riguarda le radiazioni elettromagnetiche di lunghezza d'onda compresa, convenzionalmente, tra 0.8 μm (estremo superiore della parte rossa dello spettro visibile) e 1000 μm (1 mm, che si può considerare convenzionalmente l'estremo inferiore del campo delle onde radio): v. infrarosso. ◆ [OTT] O. integrata: estensione della tecnologia delle onde ottiche guidate (v. guida ottica) allo sviluppo di componenti e circuiti ottici miniaturizzati, in analogia con i circuiti integrati elettronici a semiconduttori e con i relativi processi di fabbricazione mediante tecnologie planari (la locuz. fu usata per la prima volta nel 1969 in un lavoro scientifico pubblicato da S. Miller): v. ottica integrata. ◆ [OTT] O. intercambiabile: denomin. di parti di strumenti ottici (obiettivi di macchine fotografiche, oculari e obiettivi di microscopi, ecc.) fatti in modo da poter essere facilmente sostituiti uno all'altro. ◆ [FME] [OTT] O. medica: la parte dell'o. che studia l'occhio come un sistema ottico e, insieme, la parte della fisica medica che studia la struttura e il funzionamento dell'occhio e, in generale, della visione, in condizioni sia normali che patologiche: v. ottica medica. ◆ [FSN] [OTT] O. neutronica: la parte dell'o. delle particelle che riguarda i neutroni: v. ottica neutronica. ◆ [OTT] O. non lineare: branca dell'ottica che utilizza la risposta non lineare degli atomi e delle molecole a campi di radiazione di grande intensità: v. ottica non lineare. ◆ [STF] [OTT] O. ondulatoria: in contrapp. a o. corpuscolare (v. sopra), locuz., viva spec. nella storia dell'o., per indicare una concezione delle luce, e in generale della radiazione elettromagnetica, in cui quest'ultima è concepita come un insieme di onde elettromagnetiche, che si può far iniziare con l'enunciazione del principio di C. Huygens (1680) ma che s'affermò soltanto all'inizio del 19° sec., per dominare incontrastata quasi per il tutto il sec.: v. ottica, storia dell'. ◆ [OTT] O. parassiale: lo stesso che o. al primo ordine (v. sopra). ◆ [OTT] O. quantistica: denomin. di quella parte dell'o. che richiede l'uso della meccanica quantistica, in partic. la quantizzazione del campo di radiazione elettromagnetica: v. ottica quantistica. ◆ [OTT] O. sistemistica: v. ottica di Fourier: IV 379 c. ◆ [OTT] O. trattata: denomin. corrente di un componente ottico (lente, obiettivo, ecc.) che sia stato sottoposto a trattamento antiriflettente (←). ◆ [ANM] Equazione dell'o. geometrica: v. equazione differenziali alle derivate parziali: II 443 b. ◆ [OTT] Progettazione o.: v. ingegneria ottica: III 206 e.