نورشناسی هندسی

پرتو نور به خط یا منحنی‌ای عمود بر جبهه موج می گویند (که بنابراین بر بردار موج عمود است).طبق اصل فرما مسیری که توسط یک اشعه نور بین دو نقطه طی می شود مسیری است که در کمترین زمان طی شود.

گستره وسیع طول موج‌های الکترومغناطیسی بر حسب اینکه طول موج، موج الکترومغناطیسی مورد نظر در مقایسه با ابعاد جسم برهمکنش‌کننده با آن‌ها چه اندازه‌ای داشته باشد در سه گروه دسته بندی می‌شود. در یکی از این سه دسته، شرایط به این صورت است که طول موج بسیار کوچکتر از ابعاد وسیله برهمکنش‌کننده با آن است و و علاوه بر این انرژی فوتون‌های این امواج در مقایسه با انرژی‌هایی که آن وسیله نسبت به آن حساسیت نشان می دهد خیلی کوجکتر است. در چنین شرایطی می تواانیم در یک تقریب مرتبه اول رفتار امواج را به وسیله روشی که نورشناخت هندسی نامیده می‌شود بررسی کنیم.

سطوح شفافی مانند آینه نور را به صورت قابل پیش بینی بازتاب می کنند که به آن بازتاب اسپِکیولِر یا آینه‌وار می‌گویند. همین نوع بازتابِ به خصوص باعث شکلگیری تصاویری از یک جسم واقعی می‌شود.

پرتوی بازتابی در چنین سطوحی قابل پیش بینی است چرا که زاویه پرتو بازتاب با نرمال سطح برابر با همان زاویه‌پرتو برخوردی با نرمال سطح است.

شکست نور زمانی رخ می‌دهد که نور در مسیر حرکت اش وارد محیطی شود که شاخص شکست متفاوتی دارد. قانون اسنل این موضوع را با فرمول زیر بیان می‌کند:

${\displaystyle n_1\sin {\theta }_1=n_2\sin {\theta }_2}$

${\displaystyle n_1}$

${\displaystyle v_1\sin {\theta }_2=v_2\sin {\theta }_1}$

قانون اسنل همچنین می‌تواند پدیده‌ی بازتاب داخلی را نیز توضیح دهد؛ موضوعی که اساس کار فیبرهای نوری را تشکیل می‌دهد. طبق این اصل هنگامی که نور از محیطی با شاخص بزرگتر به محیطی با شاخص کمتر وارد می‌شود، هرچه زاویه نور برخوردی با نرمال سطح بزرگ و بزرگ شود، می تواند به پدیده ای منجر شود که طی آن نور برخوردی با مرز بین دو سطح دیگر به محیط دوم وارد نشده و در محیط اول بازتاب آینه وار داشته باشد.

استفاده از این موضوع در فیبرهای نوری موجب انتقال سیگنال های مختلف در فواصل طولانی شده است.

نورشناخت

نورشناخت موجی