мини|right|Оптиката го проучува расејувањето на светлината. Оптика — дел од физиката кој се занимава со одликите и законитостите на светлината, вклучувајќи го и заемодејството со материјата и создавањето на инструменти кои користат светлина или го утврдат нејзиното присуство. Оптиката обично ги опишува одликите на видливата светлина, ултравиолетова, и инфрацрвена светлина. Бидејќи светлината е електромагнетен бран, другите видови на електромагнетно зрачење како што се рендгенските зраци, микробрановите и радиобрановите пројавуваат слични својства.
Повеќето оптички појави се објаснуваат со помош на електродинамичкиот опис на светлината. Користењето на електромагнетни описи за светлината го отежнува објаснувањето на светлинските појави во секојдневието. Применетата оптика користи упростени модели. Најчесто употребуван метод е т.н. геометриска оптика, кој светлината ја разгледува како збир од зраци кои се движат праволиниски, се прекршуваат или одбиваат кога минуваат низ најразлични средини. Брановата оптика е поопфатен модел за светлината, кој вклучува бранови појави како што се дифракција и интерференција кои не можат да се објаснат со геометриската оптика. Историски, зрачно заснованиот модел за светлината се развива првично, по што следи брановиот модел на светлината. Напредокот во електромагнетната теорија во XIX век доведе до откритието дека светлинските бранови се всушност електромагнетно зрачење.
Некои појави зависат од фактот дека светлината ги поседува одликите на бран и честичка истовремено. Објаснувањето на овие ефекти побарува употреба на квантна механика. Кога светлината се разгледува како честички, светлината се претставува како збир од честички наречени „фотони“. Квантна оптика е дел од оптиката кој се занимава со употребата на квантномеханички методи во оптичките системи.
Оптиката како наука е доста важна и е применета во многу сродни дисциплини како што се астрономијата, разни инженерски струки, фотографијата и медицината (особено во офталмологијата и оптометријата). Оптиката наоѓа практична примена во разни технологии и секојдневни предмети, како што се огледалата, леќите, телескопите, микроскопите, ласерите и оптичките влакна.
Историја
мини|right|Леќите од Нимруд
Оптиката започнува со создавањето на првите леќи од страна на старите Египќани и Месопотамци. Најстарите познати леќи се изработени од полиран кристал најчесто кварц, од 700 година пред наша ера познати како асирски леќи како што се Лејардовите/нимрудските леќи. Старите Римјани и Грците исполнувале стаклени топки со вода за да добијат леќи. По практичниот развој следеше развојот на теории за светлината и видот од старите грчки и индиски филозофи, и со развојот на геометриската оптика во грчко-римскиот свет. Зборот оптика потекнува од старогрчкиот збор , чие значење е „појава, изглед“.
Во грчката филозофија за оптиката преовладувале две спротивставени теории за тоа како функционирало сетилото за вид, „внатрешна“ и „оддавачка“ теорија.A History Of The Eye. stanford.edu. Посетено на 2012-06-10. Внатрешната теорија го толкува сетилото за вид како да произлегува од објектите кои создаваат копии од самите себе и истите се забележани од окото. Поддржувачи на ова тврдење се Демокрит, Епикур, Аристотел и нивните следбеници, оваа теорија на некој начин е поврзана со модерните теории за тоа што претставува видот, но истата е занемарена поради недостатокот на експериментални докази.
Платон беше првиот кој се залагал за емитирачката теорија, идејата е дека видното восприемање се постигнува благодарение на зраци кои се емитуваат од очите. Тој исто така коментирал за парноста и превртените ликови во огледалата во делото Тимај. По неколку стотина години, Евклид напиша дело наречено Оптика каде го поврзува сетилото за вид со геометријата, создавајќи ја геометриската оптика. Тој својата работа ја засновал на Платоновата теорија за емитирање на светлината и ги опишува математичките правила за перспективата и ги опишал ефектите на прекршувањето на светлината, иако се прашувал за тврдењето како зрак од светлина може моментално да ги осветли ѕвездите секој пат кога трепнуваме. Птоломеј, во неговиот труд Оптика, го бранел гледиштето на емитирачко-внатрешна теорија за сетилото за вид: зраците (или протокот) од очите формира конус, каде врвот е во внатрешноста на окото, а основата го опишува видното поле. Зраците биле осетливи и ја пренесувале информацијата назад до набљудувачот, кој со својот разум пресудувал за растојанието и местоположбата на површините. Тој отишол чекор понапред од Евклид и опишал начин со кој може да се утврди аголот на прекршување, но не го разбрал искуственото содејство меѓу зракот и упадниот агол.
мини|right|upright|Репродукција на страница од записот на Ибн Сехл каде е претставено неговото познавање на законот за прекршување, сега познат како Снелов закон
За време на средниот век, грчките идеи за оптиката беа возобновени и проширени од страна на автори од тогашниот муслимански свет. Еден од најраните автори беше Ел-Кинди (801–873) кој ги запишал достигнувањата во оптиката на Аристотел и Евклид, и бил поддржувач на емитирачката теорија бидејќи истата подобро може да ги објасни оптичките појави.Adamson, Peter (2006). "Al-Kindi and the reception of Greek philosophy". In Adamson, Peter; Taylor, R.. The Cambridge companion to Arabic philosophy. Cambridge University Press. p. 45. ISBN 978-0-521-52069-0. Во 984 година, персискиот математичар Ибн Сехл го напиша делото „За впламенетите огледала и леќи“, во која точно го опишува законот за прекршување кој е еднаков на денеска познатиот Снелов закон. Тој го искористил овој закон за да ги пресмета најдобрите форми за леќи и закривени огледала. Во раниот ХI век, Алхазен ја напиша Книга за оптиката (Kitabul-menazir) во која тој го проучува одбивањето и прекршувањето и предлага нов начин за објаснување на сетилото за вид и светлината заснован на набљудување и експеримент. Тој ја отфрли емитирачката теорија на Птоломеј која тврдеше дека зраците се емитувани од очите, и вели дека светлината се одбива во сите насоки во прави линии од сите точки на предметите кои се набљудуваат и подоцна влегуваат во очите, иако не бил во можност да објасни како окото ги восприема зраците. Хаитамовиот труд беше занемарен во арапскиот свет но анонимно беше преведен на латински негде околу 1200 година и надграден од страна на еден полски монах Витело со што стана првиот стандарден текст за оптика во наредните 400 години во Европа.
Во XIII век во средновековна Европа англискиот бискуп Роберт Гросетест пишувал на најразлични научни теми опишувајќи ја светлината низ четири различни гледишта: епистемологија на светлината, метафизика или космогонија на светлината, етиологија или физика на светлината и теологија на светлината,D. C. Lindberg, Theories of Vision from al-Kindi to Kepler, (Chicago: Univ. of Chicago Pr., 1976), pp. 94–99. засновајќи се на трудовите на Аристотел и платонизмот. Гросетестовиот најпознат ученик, Роџер Бејкон, напишал дела во кои цитира широк опфат на преведени оптички и филозофски дела, вклучувајќи ги и оние на Алхазен, Аристотел, Авицена, Авероес, Евклид, Ел-Кинди, Птоломеј, Тидеј и Константин Африкански. Бејкон успеал со употреба на делови од стаклени топки како лупи да покаже дека светлината се одбива од објектите наместо да биде емитувана од истите.
Првите очила беа создадени во Италија околу 1286 година. Ова беше зачетокот на оптичката индустрија на стружење и полирање на леќите за овие „очила“, најпрво во Венеција и Фиренца во почетокот на XIII век,'''The Galileo Project > Science > The Telescope''' by Al Van Helden ''. Galileo.rice.edu. Посетено на 2012-06-10. а подоцна во центрите за производство на очила во Холандија и Германија. Произведувачите на очила создаваа подобри и се подобри леќи за подобрување на видот, засновани на искуственото знаење стекнато преку набљудување на ефектите на леќите, без притоа да се користат простите теории за оптиката од тоа време (теории кои не можеа на соодветен начин да објаснат како функционираат очилата). Овој практичен развој, мајсторство и опитство со леќите доведе до создавањето на првиот оптички микроскоп околу 1595 година, и рефракторниот телескоп во 1608 година, во центрите за производство на очила во Холандија.Microscopes: Time Line, Nobel Foundation, retrieved April 3, 2009
Во раниот XVII век Јоханес Кеплер се занимавал со геометриската оптика во неговите записи, со посебен осврт кон леќите, одбивањето на светлината од рамни и закривени огледала, начинот на работа на стенопските камери, обратнопропорционалниот квадратен закон за јачината на светлината и оптичкото објаснување на астрономските појави како што се месечевите и сончевите затемнувања, како и астрономската паралакса. Тој исто така точно ја утврдил улогата на мрежницата како органот кој ги восприема сликите, со што најпосле можело научно да се зберат способностите на различните видови на леќи кои произведувачите на очила ги согледувале во претходните 300 години. По изработката на телескопот Кеплер се нафатил со осмислувањето на теориската основа на начинот на кои истите работат и опишал подобрен тип, познат како Кеплеров телескоп, кој имал две собирни леќи за да се добие поголемо зголемување.Caspar, Kepler, pp. 198–202, Courier Dover Publications, 1993, ISBN 0486676056.
мини|right|upright|Насловната страна на првото издание од Њутновата книга Оптика
Теоријата за оптиката се унапредува во средината на XVII век со есеите напишани од филозофот Рене Декарт, во кои се објаснуваше цел збир на оптички појави вклучувајќи ги одбивањето и прекршувањето на светлината со претпоставката дека светлината се емитува од предметите кои истовремено и ја создавале. Ова тврдење значајно се разликувало од старогрчките тврдења за емитирачката теорија. Во подоцнежните 1660-ти и раните 1670-ти години, Њутн ги надминува Декартовите идеи и ја создава т.н. корпускуларна теорија за светлината, со познатото тврдење дека белата светлина е мешавина од бои кои се добиени со разложување на белата светлина со помош на призма. Во 1690 година, Кристијан Хајгенс ја предлага брановата теорија за светлината заснована на тврдењата на Роберт Хук во 1664 година. Хук и самиот јавно ги критикувал теориите за светлината на Њутн и препирката меѓу ним двајцата траела сè до смртта на Роберт Хук. Во 1704 година, Њутн го објавува своето дело Оптика и, во тоа време, делумно поради неговите успеси во другите области на физиката, се смета за победник во дебатата за природата на светлината.
Њутновите тврдења за оптиката беа прифатени сè до раниот XIX век кога Томас Јанг и Огистен-Жан Френел извршиле опити на интереферентните појави на светлината и целосно ја утврдиле брановата природа на светлината. Јунговиот познат опит со двоен процеп покажал дека светлината го почитува законот на суперпозиција,кој поседува бранови одлики кои не се предвидени со Њутновата корпускуларна теорија. Од овие опити произлезе и теоријата за дифракција на светлината со што се создаде целосно ново поле во физичката оптика. Брановата оптика успешно се обединува со електромагнетната теорија на Џејмс Кларк Максвел во 1860 година.