¿Cuál es la distinción entre un "rayo" y una "onda" en óptica?

¿ Cuál es la distinción entre un rayo y una onda en óptica? Por lo que puedo deducir, la única diferencia perceptible está en la nomenclatura, donde un rayo simplemente se refiere a una onda EM con longitudes de onda cortas. ¿Es esto válido o hay algo más oculto que me puede estar pasando por alto?

Respuestas (4)

La difracción ocurre cuando la longitud de onda y la dimensión de la apertura o rendija a través de la cual pasa se vuelven comparables. Cuando la dimensión del sistema respectivo es mucho mayor que la longitud de onda, podemos despreciar las propiedades de la onda y considerarlo como un rayo. Dependiendo de estos dos casos diferentes, usamos los términos "óptica geométrica" ​​u "óptica física".

La "óptica geométrica" ​​es donde la luz puede considerarse un rayo y es geométrica porque la ruta que sigue se puede obtener mediante el uso de un diagrama geométrico. Mientras que la "óptica física" es donde la difracción y la interferencia se vuelven importantes y para describirlos. Se debe considerar la naturaleza ondulatoria del fenómeno de la luz.

La "ecuación de Eikonal" proporciona un vínculo entre la óptica de rayos (geométrica) y la óptica de ondas (física). Para obtener más información, consulte nacido y lobo  (capítulos 3-5).

La difracción ocurre detrás de cada borde afilado, por lo que las rendijas ingeniosamente diseñadas son útiles solo para una buena distribución de la intensidad visible. Parece necesario centrarse en el punto, que la difracción ocurre detrás de cualquier borde afilado y también en experimentos de partículas individuales (visible durante algún tiempo y "disparos", por supuesto).

Tienes más o menos razón. El rayo es el límite de una onda donde los efectos de interferencia llegan a cero, y entonces podemos tratar la luz clásicamente usando diagramas de rayos y demás.

El rayo está asociado con ser normal al frente de onda. Sin embargo, el concepto de rayo, el flujo de energía y el frente de onda se descomponen un poco cuando se encuentra en medios de birrefringencia.

Un rayo es una descripción simplificada (asintótica) de una onda (que es un campo) para el caso en que no es necesario considerar ni la difracción ni la dispersión. La óptica de rayos requiere que la curvatura de los frentes de onda sea grande en comparación con la longitud de onda. JQK tiene razón en que los medios birrefringentes requieren una ligera modificación de los algoritmos de rayos simples para reflexión y refracción.