عِلْم البَصَرياتِ

عِلْم البَصَرياتِ أو المَناظِرِ يبحث سلوك الطيف المرئي، تحت الأحمر، فوق البنفسجي، بشكل مجمل معظم الأمواج الكهرطيسية والظواهر المشابهة مثل الأشعة السينية، الأمواج الميكروية microwave، الأمواج الراديوية وغيرها من أنواع الأمواج والإشعاع الكهرطيسي. لذا يتم اعتبار البصريات أحيانا فرعا من الكهرطيسية. تعتمد بعض الظواهر البصرية على ميكانيكا الكم لكن الغالبية العظمى من الظواهر البصرية يمكن شرحها وتفسيرها بناء على الوصف الكهرطيسي للضوء الذي تحدده بدقة قوانين ماكسويل.

بشكل كبير تعتبر البصريات حقل دراسي مستقل عن بقية فروع واختصاصات الفيزياء بحيث يملك كيانا مستقلا وجمعيات علمية خاصة ومؤتمرات خاصة، تدعى النواحي العلمية البحتة من البصريات فيزياء بصرية optical physics اما النواحي التطبيقية فتدعى هندسة بصرية optical engineering.

تاريخياً يعتبر العالم العربي ابن الهيثم 965-1039 م مؤسس علم بصريات بكتابه الفريد المناظر، وهو الذي قام بتوصيف آلية الابصار العين كجسم مستقبل للضوء فحسب، مخالفاً نظرية بطليموس الذي اقترح أن العين تصدر الضوء أيضاً.

أهم تطبيقات علم البصريات اليوم في المجال التكنولوجيا هي الألياف البصرية لنقل البيانات وأشعة الليزر.

البصريات هي العلم الذي يتعامل مع الضوء في كيفيه تولده وانتشاره اما الضوء فهو نوع من أنواع الطاقات المعروفة كالطاقة الحراريه والطاقة الميكانيكيه والطاقة الكهربيه ولكن الطاقة الضوئية تظهر في صورة خاصه من صور الطاقة هي الصورة الاشعاعية والتي تؤثر في العين فتسبب الرؤية وتتحول هذه الطاقة الاشعاعية الضوئية إلى الأنواع المعروفة للطاقة تحقيقا لمبدأ بقاء الطاقة وكيفية رؤية العين لا كما كان يفسر قديما بأن الأشعة تخرج من العين فتسقط على الجسم فترى العين ويعرف الضوء المرئي بأنه الاشعاع الذي يؤثمر في العين فيسبب الرؤية وتعتمد درجة وضوح رؤية الجسم المرئي على الكم والنوع للطاقه المرتدة من الجسم والتي تستقبلها العين وكل نقطة على الجسم المرئي تعتبر مصدرا للاشعاع تستقبل منه العين كل الأشعة الصادرة منه على شكل مخروطى قاعدته هي العين وقمته هي النقطة التي على الجسم المضئ. ينتشر الضوء في جميع الاتجاهات بسرعة فائقة جدا لدرجة انه لا يوجد في تجاربنا اليوميه ما يدعونا للظن بإن سرعة الضوء ليست نهائية وتقل سرعة الضوء في الأوساط المادية فمثلا سرعة الضوء في الماء أكبر من سرعته في الماس. و تختلف مصادر الضوء عن بعضها في مقدار الذبذبات الصادرة منها وبذلك تختلف في مقدار الطاقة الاضعاعية الصادرة عنها وبالتالى تأثيرها على الرؤيه أي انها تختلف في طول الموجة والتردد ويتضح من هذا علاقه الألوان المكونة للضوء كل واحد منها له طول موجى وتردد خاصين بها ويختلفان عن باقى الألوان. أوضح ماكسويل ان الضوء هو أحد الأجزاء المكونة للطيف الكهرومغناطيسى

الضوء المرئى

يمكن تعريف هذا المدى من طيف الموجات الكهرطيسيه بإنه ذلك الطيف الذي يمكن أن يؤثر في العين في العين فتحس الرؤيه ويبدأ المدى باللون البنفسجى وينتهى ياللون الأحمر ونظرا لان حساسيه العين تختلف باختلاف طول موجه الأشعة الضوئية المستقبلة فهي قادره على التمييز بين الألوان المختلفة وتكون حساسيه العين أكبر ما يمكن عند الطول الموجى الذي يقع بين الأخضر والاصفر وتقاس اطوال الموجات الضوئية بوحدات صغيره جدا مثل الميكرومتر والنانومتر والانجستروم.

رسوم متحركة توضح مفهوم تشتت الضوء في المنشور

الزيغ الكروي هو تأثير بصري يلاحظ في الأجهزة البصرية والعدسات والمرايا وغيرها التي تحدث بسبب زيادة انكسار أشعة الضوء الساقطة على عدسة أو التي تنتج من انعكاس أشعة الضوء عندما تسقط على مرآة بالقرب من حافتها، مقارنة بالأشعة التي تسقط قرب المركز.

الزيغ الكروي. العدسة المثالية (أعلى) تركز جميع أشعة الواردة إليها في نقطة على المحور البصري. أما العدسة الحقيقية التي لها أسطح كروية (أسفل) بها زيغ كروي، لذا فهي تركز الأشعة بشكل أفضل إذا دخلتها بعيدا عن المحور البصري. ولذلك تُكوّن بؤرة ضوء.

تشتيت أو تشتت الضوء أو التقزح هو فصل الضوء إلى ألوانه. تنكسر الألوان بحسب قيمها المختلفة، فلكل لون درجة انكسار معينة. في تشتت الضوء الأبيض يفصل إلى الألوان في الطيف المرئي. يتشتت الضوء عبر المنشور، كما يمكن للحيود والاستطارة أن يسببا تشتت الضوء.

تشتت الضوء عبر المنشور