ществом, а также строение приборов, которые его используют или обнаруживают (McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology (5th ed.). McGraw-Hill. 1993). Оптика обычно описывает поведение видимого, ультрафиолетового и инфракрасного света. Свет представляет собой электромагнитное излучение. Другие виды электромагнитного излучения такие, как, например, рентгеновское излучение, микроволны и радиоволны проявляют аналогичные свойства.
Человеческий глаз видит свет. Свет от источника электромагнитного излучения распространяется и отражается от всех объектов, которые нас окружают. Мы видим большинство объектов просто потому, что свет «отражается» от них. При этом мы видим как прямой свет, так и отражённый свет. То есть, мы можем смотреть на источник излучения (например, на солнце, лампочку, фонарик, огонь, свечи и пр.) и видеть прямой свет от этого источника.
Свет
Свет является электромагнитными волнами, которые движутся в пространстве со скоростью равной приблизительно в 300.000 километров в секунду.Волна имеет длину, амплитуду и частоту. Расстояние от вершины одного гребня до следующего является длиной волны. Высота гребня определяет амплитуду волны или ее интенсивность. Если нам известны скорость движения волны и ее длина электромагнитного излучения, то мы можем определить частоту колебаний с помощью простой формулы: Частота = Скорость ÷ Длина волны Следовательно, частота электромагнитного излучения обратно пропорциональна его длине и наоборот. Эта обратно пропорциональная зависимость означает, что с увеличением длины волны частота уменьшается, и наоборот. Следует помнить, что частота электромагнитного излучения измеряется в циклах в секунду или в герцах. В начале XX века Макс Планк (Max Planck) выдвинул гипотезу, что излучение не просто генерируется источником излучения в виде непрерывных волн, а скорее представляет собой отдельные выбросы энергии, которые он назвал квантами. Несколько лет спустя Альберт Эйнштейн расширил квантовую теорию Планка света и назвал эти отдельные выбросы энергии или частицы энергии — энергетическими фотонами. Эйнштейн предположил, что свет состоит из потоков этих высокоскоростных частиц энергии, фотонов. Энергия фотона прямо пропорциональна его частоте. Именно поэтому электромагнитное излучение с более высокой частотой также является более энергоемким: Энергия ~ Частота Следовательно, если нам известна частота световой волны, мы можем определить энергию ее фотонов. Общая энергия, создаваемая волновым фронтом, будет также определяться количеством присутствующих фотонов, которое зависит от амплитуды световой волны и ее интенсивности. Можно себе это представить, как следующее уравнение: Интенсивность Света = Амплитуда Волны = Количество Фотонов. По сути, эта новая теория света, в которой использовались частицы энергии, называемые квантами или фотонами, была просто еще одной формой более ранней корпускулярной теории. Сегодня мы говорим, что свет имеет двойственную природу, как со свойствами частиц, так и волн. Свет состоит из высокоскоростных частиц энергии, фотонов, которые движутся подобно волнам.
Взаимодействие света с объектами
Источник света генерирует электромагнитное излучение — свет. Источником светы являются лампы накаливания, огонь, солнце и пр., и они часто генерируют тепло в том числе. Окружающие нас объекты в пространстве видны нашей зрительной системе, потому что они отражают свет, генерируемый источником света. Эти объекты называются вторичными источниками. Когда свет падает на объект, атомы на поверхности объекта «улавливают» его энергию. В этот момент энергия падающего на объект света может взаимодействовать с объектом различными способами. Если мы говорим об очковой оптике, то тут существует три наиболее распространённых способа взаимодействии света с очковой линзой: Отражение: большинство объектов в некоторой степени отражают свет. По сути, атомы на поверхности объекта, но который падает свет «улавливают» энергию и высвобождают ее обратно в том же направлении. Коэффициент отражения объекта описывает долю падающего света, который отражается для данного угла. Гладкие блестящие поверхности имеют высокий коэффициент отражения, а матовые темные поверхности имеют низкий коэффициент отражения. Поглощение: большинство объектов имеют ту или иную степень поглощения света, при этом энергия конвертируется в тепло (или другую форму энергии). Атомы на поверхности материала, но который падает луч света «улавливают» энергию и превращают часть ее в тепло, а остальное передают своим соседним атомам. Темные или непрозрачные объекты имеют высокий уровень поглощения, в то время, как «чистые» относительно оптического луча объекты имеют низкое поглощение. Трансмиссия: Прозрачные для оптического луча объекты будут пропускать некоторую степень света, позволяя ему проходить через материал. Атомы на поверхности материала, через который проходит оптический луч «улавливают» энергию и передают ее соседним атомам, пока энергия не будет выпущена с другой стороны материала. Высокопрозрачные объекты имеют высокий коэффициент пропускания, в то время как непрозрачные объекты имеют низкий коэффициент пропускания. Во многих случаях, когда свет проходит через объект, он преломляется или отклоняется от своего первоначального направления пути следования. При падении света на поверхность он частично отражается от нее. Обычно коэффициент отражения обозначается, как R и описывается следующей формулой: R = (n0 – ns)/(n0 + ns)2 
В качестве примера можно рассмотреть прохождение луча света из воздуха, у которого n = 1, в очковую линзу с коэффициентом преломления n = 1,5. При падении этого луча на переднюю поверхность линзы R будет равно 0,04, т.е. 4%, при этом, 96% света проходит в материал. Отражение от второй поверхности линзы (с учетом потерь на отражение от первой поверхности), определяется по формуле: 2R/(1 + R). Таким образом, 3,6% света отражается от второй поверхности линзы и 92,4% света выйдет из нее с другой стороны. При прохождении света через линзу (где n = 1) без покрытий порядка 8 процентов света будет отражено. В качестве другого примера можно рассмотреть очковую линзу с тонировкой. Поверхности линзы будут отражать около 8% от общего падающего на них света (падает 100% света). Тонировка линзы может поглощать еще 20%, 25% или 30% падающего света в зависимости от интенсивности тонировки. Свет, который поглощается линзой превращая его в тепло — еще одну форму энергии. Наконец, оставшиеся 72% падающего света (если тонировка «поглотила» 20%) будут проходить через линзу. 
Если усложнить, то есть приблизиться к тому, что на самом деле происходит, часть света, идущего от источника освещения, падающего на объект, поглощается поверхностью объекта, а затем повторно излучается в обратном направлении. Этот процесс известен как отражение света. Количество и цвет света, отраженного от объекта, будет зависеть от природы отражающего материала и угла, под которым свет падает на него. Отражение можно описать с помощью простого соотношения, известного как закон отражения, которое гласит, что угол падения (i) падающего света равен углу отражения (r) отраженного света. Математический закон отражения определяется выражением: i = r или Угол падения = Угол преломления Когда свет отражается от гладкой поверхности, например, от полированного стекла или водной глади, происходит зеркальное отражение, то есть все лучи упорядочено отражаются под одним и тем же углом. Когда же свет отражается от шероховатой, неровной поверхности, происходит рассеянное отражение, свет отражается во всех направлениях. Любая очковая линза из минерала и полимера отражает не менее 8% света, падающего на нее. И наоборот прозрачная линза (с небольшим или нулевым поглощением) может пропускать не более 92% света, проходящего через нее. Однако можно нанести тонкое покрытие на поверхность линзы, чтобы практически свести к нулю отражение, тем самым увеличив коэффициент пропускания линзы. Это называется просветляющее или антибликовое (антирефлексное) покрытие, но о нем позже.
Наталья Ринская
