Optik
Ọptik[grch.] die, urspr. die Lehre vom sichtbaren Licht, heute allg. die Physik aller diesem ähnlichen elektromagnet. Strahlungen (Ultraviolett bis fernes Infrarot) und deren Wechselwirkungen mit Materie.Die Gesetzmäßigkeiten der Lichtausbreitung sowie der Emission und Absorption von Licht und die Wechselwirkungsprozesse von Licht mit Materie oder elektr. (Elektrooptik) und magnet. (Magnetooptik) Feldern sind Untersuchungsobjekt der physikal. O. Die geometr. O. (Strahlen-O.) umfasst alle Erscheinungen, bei denen der Wellencharakter des Lichtes vernachlässigt werden kann. Sie operiert mit Strahlen als geometr. Linien, deren Ausbreitungsrichtung durch Brechung und Reflexion beeinflusst werden kann und die bestimmte Abbildungen vermitteln (Abbildungstheorie von Gauß und Abbe). Ihre Gesetze lassen sich als Elektronenoptik oder Ionen-O. auf die Ausbreitung von Elektronen und Ionen übertragen. Die Wellen-O. behandelt die Erscheinungen des Lichtes, die an seine Wellennatur geknüpft sind: Beugung, Interferenz, Polarisation; zu ihr gehören ferner elektroopt., magnetoopt. und kristallopt. Erscheinungen (Kristall-O.). Effekte, bei denen die Teilchennatur des Lichtes (Photonen) in den Vordergrund tritt, z. B. der Photoeffekt, die Absorptions- und Emissionsspektren der Atome und Moleküle, die Verstärkung von Licht durch stimulierte Emission im Laser, der Raman- oder Compton-Effekt, können nur durch die Quanten-O. beschrieben werden. Weitere Spezialgebiete der physikal. O. sind nichtlineare Optik, integrierte Optik, adaptive Optik, die O. der Lichtleiter und die Röntgenoptik. Die techn. O. behandelt die Anwendung der O. zur Lösung von Aufgaben der Informations- und Messtechnik, der Licht- und Beleuchtungstechnik sowie die Entwicklung opt. Bauelemente und Systeme. - Die atmosphär. O. beschreibt das Verhalten des Lichtes in der Atmosphäre, z. B. Haloerscheinungen (Halo), Luftspiegelungen und Regenbogen. Die physiolog. O. behandelt die physikal. und physiolog. Gesetzmäßigkeiten des Sehens. Geschichte: Mit den Ansätzen der Antike (u. a. Euklids Katoptrik und die Dioptrik des Ptolemäus), den Arbeiten von Alhazen und der Auffindung des richtigen Brechungsgesetzes (W. Snellius 1621; R. Descartes 1629) war bis zum 17. Jh. die Grundlage der geometr. O. geschaffen. Ihre Anwendung führte zu Beginn des 17. Jh. zur Erfindung des Fernrohres (H. Lipperhey) und des Mikroskops (H. und Z. Janssen). Ab der Mitte des 17. Jh. entwickelten sich die verschiedenen Vorstellungen von der Natur des Lichtes, v. a. die Wellentheorie (F. M. Grimaldi und R. Hooke 1665, C. Huygens 1678) und die Korpuskulartheorie (I. Newton 1704). Die 2. Hälfte des 19. Jh. brachte die Erkenntnis der elektromagnet. Natur des Lichtes (J. C. Maxwell 1864) sowie eine erste atomist. Deutung opt. Erscheinungen mithilfe der Elektronentheorie (H. A. Lorentz 1892-95). - Die sich ab der Mitte des 19. Jh. entwickelnde Spektralanalyse (R. W. Bunsen und G. Kirchhoff 1859) führte zur Auffindung von Spektralserien, deren Begründung dann Aufgabe der Quantentheorie wurde. Diese nahm ihren Ausgang in der Ableitung des planckschen Strahlungsgesetzes der Wärmestrahlung (M. Planck 1900) und wurde durch die von A. Einstein (1905) aufgestellte Lichtquantenhypothese untermauert, mit der man den Photoeffekt deuten konnte. Damit war gleichzeitig der Welle-Teilchen-Dualismus des Lichtes aufgezeigt. In jüngster Zeit erhielt die O. bes. durch die Entwicklung des Lasers neue Impulse.
Die Bez. wird auch für ein opt. System, d. h. die Gesamtheit der bei der Bilderzeugung wirksamen Elemente (Linsen, Prismen, Spiegel) einer opt. Anordnung verwendet.
▣ Literatur:
Römer, H.: Theoret. O. Weinheim u. a. 1994.
⃟ Schröder, G.: Techn. O. Würzburg ⁸1998.
⃟ Hecht, E.: O. A. d. Engl. München ²1999.
⃟ Lexikon der O., hg. v. H. Paul, auf 2 Bde. ber. Heidelberg 1999 ff.