광학

위키백과 ― 우리 모두의 백과사전.

광학(光學)은 빛의 특성을 연구하는 학문이다.

[편집] 역사

인류 문명의 초기부터 빛은 물리학, 철학, 의학, 신학 등 여러 학문에 걸쳐 언급되었고 연구되었다. 유클리드는 그의 저서를 통해 빛의 직진성과 반사법칙등을 언급하였고 아리스토텔레스, 프톨레마이오스 등도 빛의 성질을 다루었으며 중세의 베이컨, 비텔로 등의 철학자들 또한 빛의 성질에 관심을 보였다. 그러나 광학이 체계적으로 연구되기 시작한 것은 17세기 이후의 일로써, 안경 제작자였던 한스에 의해 망원경이 세상에 알려지면서 갈릴레이, 케플러, 데카르트 등에 의해 발전하였으나 당시는 빛이 에테르(ether)라는 가상의 매질을 통해 전파된다는 에테르 설이 지배적이었다. 이후 후크와 호이겐스 등이 빛을 파동으로 다루어 회절, 간섭등의 현상을 설명함으로써 빛의 파동설을 옹호했으나, 당대의 대학자였던 뉴턴이 빛의 입자성을 제창함으로써 입자설은 당대의 지배적인 학설로 인정받았다. 그러나 영과 프레넬 등에 의해 빛의 파동성이 끊임없이 제기되었고, 전자기학을 완성한 맥스웰에 의해 빛이 전자기파의 일종인 것으로 밝혀져 빛의 파동설이 승리한 것으로 여겨졌다. 그러나 플랑크와 아인슈타인에 의해 빛의 입자적 성질 또한 계속 보고되었다. 이후 20세기 양자 역학이 발전함에 따라 빛은 파동성과 입자성을 동시에 가지는 것으로 결론 지어 졌고 이를 빛의 이중성이라 부른다.

[편집] 분야

광학의 세부분야로 기하광학, 파동광학, 분광학, 양자광학, 비선형광학 등이 있다. 기하광학은 빛의 입자성에 바탕을 두고 진공과 매질 속에서 빛이 지나가는 경로에 관심을 두고 기술하는 분야이고, 파동광학은 빛의 파동성에 바탕을 두고 호이겐스의 원리를 기본으로 회절, 간섭 등의 특성을 기술한다. 분광학은 빛이 매질을 통과하면서 나타나는 여러 현상들을 분석하여 물질의 특성을 연구하는 분야이고, 비선형 광학은 매질 속에서 강한 세기의 빛이 반사 혹은 투과될 때 그 진동수가 두배 혹은 그 이상의 정수배에 해당하는 빛이 나오는 현상을 바탕으로 분광학과 함께 물성연구 등의 다양한 응용이 기대되는 분야이다. 양자광학은 양자 역학에 의해 밝혀진 빛알(혹은 광자, photon)로써의 빛의 성질을 기술하는 분야로 최근 각광받고있는 양자컴퓨터와 관련하여 활발한 연구가 진행중인 분야이다. 이외에도 색채론 등이 있다.