Işın izleme, gerçek dünyada ışığın ne şekilde hareket ettiğini göz önünde bulundurarak bir sahnenin görüntüsünü çizen bir grafik oluşturma yöntemidir. Ancak bu yöntemde işlemler gerçek yeryüzündeki yolun tersini izler. Gerçek dünyada ışık ışınları bir ışık kaynağından çıkar ve nesneleri aydınlatırlar. Işık, nesnelerden yansır ya da şeffaf nesnelerin içinden geçer. Yansıyan ışık gözümüze ya da kamera merceğine çarpar. Yansıyan ışık ışınlarının çoğu bir gözlemciye erişmediği için bir sahnedeki ışınları izlemek sonsuza dek sürebilir.
Optik, ışık hareketlerini, özelliklerini, ışığın diğer maddelerle etkileşimini inceleyen; fiziğin ışığın ölçümünü ve sınıflandırması ile uğraşan bir alt dalı. Optik, genellikle gözle görülebilen ışık dalgalarının ve gözle görülemeyen morötesi ve kızılötesi ışık dalgalarının hareketini inceler. Çünkü ışık bir elektromanyetik dalgadır ve diğer elektromanyetik dalga türleri ile benzer özellikler gösterir.
Işık veya görünür ışık, elektromanyetik spektrumun insan gözü tarafından algılanabilen kısmı içindeki elektromanyetik radyasyon. Görünür ışık genellikle 400-700 nanometre (nm) aralığında ya da kızılötesi ve morötesi arasında 4.00 × 10−7 ile 7.00 × 10−7 m dalga boyları olarak tanımlanır. Bu dalga boyu yaklaşık 430-750 terahertz (THz) frekans aralığı anlamına gelir.
Mikroskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük cisimlerin birkaç çeşit mercek yardımıyla büyütülerek görüntüsünün incelenmesini sağlayan bir alettir. Öncelikle adından da anlaşılacağı üzere, mikro, yani çok küçük hücrelerin incelenmesinin yanı sıra, sanayi, menakür, genetik, jeoloji, arkeoloji ve kriminalistik alanında da büyük hizmetler görmektedir.
Hipermetropi, kelime köken anlamı, aşırı görme olan bir göz kusurudur. Hafif hipermetropların uzağı çok iyi görmeleri nedeniyle halk arasında böyle isimlendirildiği düşünülmektedir. Göz ya normalden daha kısa ya da korneası daha düz olduğu için göze yakın cisimlerden gelen diverjan, birbirinden uzaklaşan ışınlar retinanın arkasında sanal bir noktada odaklanır. Bu durumda retina üzerinde oluşan görüntü bulanıktır.
Snell yasası ışığın geldiği ortamın kırıcılık indisiyle geliş doğrultusunun normalle yaptığı açının sinüsünün, ışığın gittiği ortamın kırıcılık indisiyle gidiş doğrultusunun normalle yaptığı açının sinüsüyle çarpımına eşitlenmesiyle oluşan formüle dayalı fiziğin optik dalında yer alan bir yasadır.
Yansıma, homojen bir ortam içerisinde dalgaların yansıtıcı bir yüzeye çarparak yön ve doğrultu değiştirip geldiği ortama geri dönmesi olayına denir. Yansımanın genel örnekleri ışık, ses ve su dalgalarıdır. Düzlem aynalarda yansıma, saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesi olayıdır. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.
Newton halkaları, ışığın iki yüzey, tipik olarak küresel bir yüzey ve bitişik dokunan düz bir yüzey, arasındaki yansımasıyla bir girişim deseninin oluşturulduğu bir olgudur. Bu konu hakkında ilk niceliksel incelemeleri yapan İngiliz fizikçi Isaac Newton tarafından 1666 yılında keşfedildi. Dışbükey bir cam parçası tümsek yüzü aşağıya gelecek şekilde düz bir cam üzerine yerleştirildiğinde, iki parça arasında bir hava katmanı oluşur. Bu hava katmanı ve tümsek merceğin değişen kalınlığı, merkezden itibaren yarımsal dalga boyu kaymalarına neden olur. Bu sisteme ışık gönderilirse merceğin değme noktası merkez olmak üzere eş merkezli çemberler oluşur. Oluşan bu konsantrik halkaların üst üste geldiği ve tepe noktalarının çakıştığı yerde ışık parlaklaşır; ancak tepe ve çukur noktalarının kesiştiği yerde ışık yok olur. Yansıyan ve kırılan ışıktan oluşan bu desenler birbirinin tamamlayıcısıdır. İşte oluşan bu girişim desenine Newton halkaları denir. İki halka arasındaki uzaklık λ, eğrilik yarıçapları R, N ise görünen parlak halka sayısıdır. Aşağıdaki formülle oluşan desenin incelemesi yapılabilir:
Mercek ya da lens ışığın yönünü değiştiren (kıran), ışık ışınlarını birbirine yaklaştıran ya da uzaklaştıran optik alet.
Basit mercek tek bir optik elemanın kullanıldığı, bileşik mercek ise iki optik elemanın bir arada olduğu mercek tipidir. Bileşik mercek, basit mercek kullanıldığında ortaya çıkan sapınç olayının etkisini azaltmak için kullanılır. Mercekler genelde camdan ve saydam plastikten yapılır. Lensler, gereken şekle göre taşlanır, parlatılır veya kalıplanır. Bir mercek, ışığı odaklamadan kıran bir prizmadan farklı olarak, bir görüntü oluşturmak için ışığı odaklayabilir. Mikrodalga lensler, elektron lensler, akustik lensler veya patlayıcı lensler gibi görünür ışık dışındaki dalgaları ve radyasyonu benzer şekilde odaklayan veya dağıtan cihazlara da "mercekler" denir.
Renk sapması, renk sapıncı, renkser sapınç, kromatik sapma veya kromatik aberasyon, optikte bir lensin tüm renkleri aynı uyumda odaklayamamasından kaynaklanan bir sorundur. Bunun nedeni lenslerin değişik dalga boyları ve değişik ışıklar için değişik sapma endekslerinin olmasıdır. Sapma endeksi dalga boyu arttıkça azalır. Bu sorun en çok kırılmalı teleskoplarda görülür ve çözümleri vardır ancak giderirken çıkan maliyet, kırılmalı teleskop yapımındaki en büyük problemlerdendir.
Optik, Mısır ve Mezopotamyalılar tarafından geliştirilen lenslerle başlamış ve Yunan ve Hint filozofları tarafından geliştirilen ışık ve vizyon teorileri takip etmiştir.
Geometrik optik veya ışın optiği, ışık yayılmasını ışınlarla açıklar. Geometrik optikte ışın bir soyutlama ya da enstrumandır; ışığın belirli şartlarda yayıldığı yola yaklaşmada kullanışlıdır.
Kırılmalı teleskop veya refraktör, bir görüntüyü görüntülemek için lens (mercek) kullanan bir optik teleskop türüdür.Işığı kırmak yoluyla görüntüyü elde eder.Bunun için tüp sonunda odak dediğimız en büyük merceğin olduğu kısim vardir.ışık buradan görerek tüpün ucuna kadar ilerler tüp ucunda ise gözlemcinin büyütmede kullandığı mercek oküler bulunur. Sonradan çıkan aynalı teleskop'dan bu yönleri ile ayrılır. İlk ve uzun dönemden beri bilinen teleskop türüdür. Kırılmalı teleskop tasarımı başlangıçta casusluk camları ve astronomik teleskoplarda kullanıldı halen de belli ölçekte kullanılmaktadır ancak aynı zamanda uzun odaklı kamera mercekleri için de kullanılmaktadır. Bir refraktörün büyütmesi, objektif merceğinin odak uzunluğunun okülerinkine bölünmesiyle hesaplanır. Kırılma teleskoplarının tipik olarak önde bir lensi, ardından uzun bir tüp, daha sonra teleskop görüntüsünün odaklandığı arkada bir mercek veya enstrümantasyon bulunur. Başlangıçta teleskopların merceği bir elementdi, ancak bir asır sonra iki ve hatta üç elementli lensler yapıldı. Kırılma teleskopu teknolojisi, dürbün ve büyüteç lensleri gibi diğer optik cihazlarda sıklıkla uygulanan bir teknolojidir.
Renksemez mercek veya akromat, kromatik ve küresel sapmaların etkilerini sınırlandırmak üzere tasarlanmış bir mercektir. Akromatik mercekler iki dalga boyunu aynı düzlemde odaklamaya getirmek için düzeltilir. Akromatın en yaygın türü, farklı miktarlarda dağılım gösteren camlardan yapılmış iki ayrı mercekten oluşan akromatik bir çift parçadır. Tipik olarak, bir element, nispeten yüksek dağılıma sahip olan F2 gibi flint camdan yapılmış bir negatif (içbükey) elemandır ve diğeri daha düşük dispersiyona sahip BK7 gibi taç camından yapılmış bir pozitif (dışbükey) elemandır. Mercek elemanları, birbirine bitişik olarak monte edilmekte, çoğunlukla birbirine yapıştırılmakta ve birinin renk sapmaları diğeri tarafından dengelenene kadar şekillendirilmektedir. En yaygın tipte olanda (gösterilen), taç lens elemanının pozitif gücü, flint cam lens elemanının negatif gücü ile tamamen eşit değildir. Birlikte, ortak bir odaklamaya iki farklı dalga boyu ışık getirecek zayıf bir pozitif lens oluştururlar. Negatif güç unsurunun hâkim olduğu negatif çiftler de yapılır.
Optikte, küresel aberasyon , küresel yüzeylere sahip elemanlara sahip optik sistemlerde bulunan bir sapma türüdür. Lensler ve kavisli aynalar başlıca örneklerdir çünkü bu şeklin üretimi daha kolaydır. Merkez dışında küresel bir yüzeye çarpan ışık ışınları, merkeze yakın gelenlerden daha fazla veya daha az kırılır veya yansıtılır. Bu sapma, optik sistemler tarafından üretilen görüntülerin kalitesini düşürür.
Kristal cam, nispeten yüksek kırılma indisine ve düşük Abbe sayısına sahip optik camdır. Kristal camlar keyfi olarak 50 ila 55 veya daha az Abbe sayısına sahip olarak tanımlanır. Halihazırda bilinen çakmaktaşı camların kırılma indeksleri 1.45 ile 2.00 arasında değişmektedir. Kristal camdan içbükey bir mercek, renk sapmalarını azaltan dengeleyici optik özelliklerinden dolayı akromatik bir çift mercek üretmek için genellikle mercek camıyla dışbükey bir mercekle birleştirilir.
Olarak optik, koma ya da Komatik sapmaları bir optik sistem içinde sapmaları ifade eder Bazı optik tasarımları ya da bağlı olarak doğal lens ya da diğer bileşenlerin kusurları yıldızların çarpık görünmesi, kuyruklu yıldız gibi bir kuyruğu (koma) varmış gibi görünmesi gibi eksen dışı nokta kaynakları ile sonuçlanır. Spesifik olarak, koma, giriş göz bebeği üzerindeki büyütmede bir değişiklik olarak tanımlanır. Refraktif veya difraktif optik sistemlerde, özellikle geniş bir spektral aralığı görüntüleyenlerde, koma dalga boyunun bir fonksiyonu olabilir, bu durumda bir renk sapması şeklidir.
Adını Joseph Petzval'den alan Petzval alan eğriliği, optik eksene dik olan düz bir nesnenin düz bir görüntü düzleminde düzgün bir şekilde odağa getirilemediği optik sapmayı tanımlar. Alan eğriliği bir alan düzleştirici kullanılarak düzeltilebilir, tasarımlar ayrıca odak yüzeyindeki görüntü kalitesini iyileştirmek için insan gözünde olduğu gibi kavisli bir odak düzlemi içerebilir.
Bir apokromat veya apokromatik mercek (apo), kromatik ve küresel sapmayı çok daha yaygın akromatik lenslerden daha iyi düzelten bir fotoğrafik veya başka bir lenstir.
Renksemez teleskop veya Akromatik teleskop renk sapmalarını düzeltmek için renksiz bir mercek kullanan kırılmalı bir teleskoptur.
Defokus
