Optika geometris: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Plane wave wavefronts 3D.svg|thumbjmpl|rightka|300px|Muka gelombang]]

'''Optika geometris''' atau '''optika sinar''' menjabarkan perambatan cahaya sebagai [[vektor]] yang disebut [[sinar]]. '''[[Sinar]]''' adalah sebuah abstraksi atau "instrumen" yang digunakan untuk menentukan arah perambatan cahaya. Sinar sebuah cahaya akan tegak lurus dengan [[muka gelombang]] cahaya tersebut, dan ko-linear terhadap vektor [[gelombang]].

Menurut [[prinsip Fermat]], jarak yang ditempuh sebuah [[sinar]] antara dua buah titik, adalah jarak tempuh terpendek dan tercepat.<ref>Arthur Schuster, ''An Introduction to the Theory of Optics'', London: Edward Arnold, 1904 [http://books.google.com/books?vid=OCLC03146755&id=X0AcBd-bcCwC&pg=PA41&lpg=PA41&dq=fermat%27s-principle online].</ref> Sebelumnya, pada tahun 60, [[Heron]] dari [[Alexandria]], seorang matematikawan berkebangsaan [[Yunani]] yang tinggal di salah satu propinsiprovinsi [[Roma]], ''Ptolemaic Egypt'', menjelaskan prinsip [[refleksi]] [[sinar]] cahaya dengan jarak tempuh terkecil dalam [[medium]] dengan beberapa [[cermin]] datar. [[Ibn al-Haytham]], dalam bukunya [[Kitab al-Manazir]] atau ''Book of Optics'' pada tahun 1021 memperluas prinsip [[Heron]] untuk [[refleksi]] dan [[refraksi]] dan menetapkan versi pertama ''principle of least time''<ref>Pavlos Mihas (2005). [http://www.ihpst2005.leeds.ac.uk/papers/Mihas.pdf Use of History in Developing ideas of refraction, lenses and rainbow] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120527202345/http://www.ihpst2005.leeds.ac.uk/papers/Mihas.pdf |date=2012-05-27 }}, Demokritus University, Thrace, Greece.</ref> dengan definisi '''[[sinar]]''' sebagai aliran [[partikel]] energi<ref name=Rashed>{{Citation |last=Rashed |first=Roshdi |year=2007 |title=The Celestial Kinematics of Ibn al-Haytham |journal=Arabic Sciences and Philosophy |volume=17 |pages=7–55 [19] |publisher=[[Cambridge University Press]] |doi=10.1017/S0957423907000355 }}: {{quote|"In his optics ‘‘the smallest parts of light’’, as he calls them, retain only properties that can be treated by geometry and verified by experiment; they lack all sensible qualities except energy."}}</ref> yang merambat dengan kecepatan konstan<ref name=MacTutor>{{MacTutor|id=Al-Haytham|title=Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham}}</ref><ref name=MacKay>{{citation|title=Scientific Method, Statistical Method and the Speed of Light|first1=R. J.|last1=MacKay|first2=R. W.|last2=Oldford|journal=Statistical Science|volume=15|issue=3|date=August 2000|pages=254–78|doi=10.1214/ss/1009212817}}</ref><ref name="Hamarneh">Sami Hamarneh (March 1972). Review of Hakim Mohammed Said, ''Ibn al-Haitham'', ''[[Isis (journal)|Isis]]'' '''63''' (1), p. 119.</ref> pada jarak tempuh yang lurus<ref name=MacTutor/> dengan [[radiasi]] ke segala arah. Hanya satu [[sinar]] yang terlihat yaitu [[sinar]] dengan [[radiasi]] tegak lurus terhadap arah pandang [[mata]]. Penyederhanaan ''principle of least time'' ditulis oleh [[Pierre de Fermat]] pada suratnya ke ''Cureau de la Chambre'' tertanggal 1 Januari 1662, segera mendapat sanggahan oleh [[Claude Clerselier]], seorang ahli [[optika]] dan juru bicara ternama golongan ''Cartesian'' pada bulan Mei 1662. Salah satu sanggahannya:

Optika geometris menjelaskan sifat [[cahaya]] dengan [[pendekatan paraksial]] atau hampiran sudut kecil dengan penjabaran matematis yang [[Lincoln Near-Earth Asteroid Research|linear]], sehingga komponen optik dan sistem kerja cahaya seperti ukuran, posisi, pembesaran subyek yang dijelaskan menjadi lebih sederhana, diantaranya dengan teknik optik Gaussian dan [[penelusuran sinar paraksial]].<ref>{{cite book|author=J. E. Greivenkamp|year=2004|title=Field Guide to Geometrical Optics. SPIE Field Guides vol. '''FG01'''|url=https://archive.org/details/fieldguidetogeom0000grei|publisher=SPIE|isbn=0819452947|pages=19–20[https://archive.org/details/fieldguidetogeom0000grei/page/19 19]–20}}</ref> '''Cahaya''' didefinisikan sebagai [[partikel]] yang merambat, yang disebut [[sinar]]. [[Ali Sina Balkhi]] (980–1037), juga mengatakan bahwa ''the perception of light is due to the emission of some sort of particles by a luminous source''.<ref name="Sarton">[[George Sarton]], ''Introduction to the History of Science'', Vol. 1, p. 710.</ref> [[Pierre Gassendi]] pada tahun 1660 membuat proposal [[teori partikel]] cahaya. [[Isaac Newton]] mempelajari teori [[Pierre Gassendi|Gassendi]] dan [[teori plenum]] [[René Descartes|Descartes]]. Pada tahun 1675, [[Isaac Newton|Newton]] dalam buku ''Hypothesis of Light'' membuat ''Corpuscular theory of Light'' yang direvisi hingga tahun 1704 dalam bukunya ''Opticks'', yang menerangkan fenomena [[refleksi]] dan [[refraksi]] cahaya dengan asumsi cepat rambat yang lebih tinggi ketika cahaya melalui [[medium]] yang padat tumpat karena daya tarik [[gravitasi]] yang lebih kuat. Teori ini mengilhami [[Pierre Simon marquis de Laplace]] dengan [[hipotesahipotesis lobang hitam]], sebuah benda yang sangat padat hingga cahaya pun tidak dapat lepas dari padanya. [[Pierre Simon marquis de Laplace|Laplace]] menarik hipotesanya saat [[teori gelombang]] optik fisis bermunculan. Essay [[Pierre Simon marquis de Laplace|Laplace]] kemudian dikembangkan oleh [[Stephen Hawking]] dan [[George F.R. Ellis]] dalam buku ''The large scale structure of space-time''.

[[Berkas:Reflection angles.svg|framebingkai|Diagram refleksi sinar cahaya spekular]]

'''Refleksi''' atau pantulan cahaya terbagi menjadi 2 tipe: ''specular reflection'' dan ''diffuse reflection''.

''Diffuse reflection'' menjelaskan pemantulan [[sinar]] cahaya pada permukaan yang tidak mengkilap ([[Bahasa inggris|Inggris]]:''matte'') seperti pada [[kertas]] atau [[batu]]. Pantulan [[sinar]] dari permukaan semacam ini mempunyai distribusi [[sinar]] terpantul yang bergantung pada struktur mikroskopik permukaan. [[Johann Heinrich Lambert]] dalam ''Photometria'' pada tahun 1760 dengan [[hukum kosinus Lambert]] (atau '''cosine emission law''' atau '''Lambert's emission law''') menjabarkan [[intensitas]] [[radian]] luminasi [[sinar]] terpantul yang proposional dengan nilai kosinus sudut θ antara pengamat dan normal permukaan ''Lambertian'' dengan persamaan:

[[Berkas:Snells law.svg|thumbjmpl|300px|Illustrasi [[hukum Snellius]] untuk n1 < n2, seperti pada antarmuka udara/air. θ1 dan θ2 adalah [[sudut kritis bias]] dimana [[sinar]] merah merambat menurut [[prinsip Fermat]] dan membentuk [[jendela Snellius]]. Pada sudut yang lebih besar terjadi ''total internal reflection'' sedangkan pada sudut yang lebih kecil, cahaya akan merambat lurus.]]

Ketika [[gelombang elektromagnetik]] menyentuh permukaan [[medium dielektrik]] dari suatu sudut, ''leading edge'' gelombang tersebut akan melambat sementara ''trailing edge''nya tetap melaju normal.<ref>{{cite web

|last=Henderson |first=T

|last=Feynman |first=RP

|year=1963

|title=Lectures on Physics Volume II

|publisher=[[Addison-Wesley]]

|pages=32:1–32:3

[[ImageBerkas:lens3b.svg|thumbjmpl|Letak bayangan benda akibat proses refraksi pada lensa]]

:<math>f</math> adalah [[jarak fokus]] = R/2.