Оптика, точнее — физическая оптика, есть раздел фнзики, изучающий свойства и физическую природу света, а также его взаимодействие с веществом. Под светом понимают не только видимый свет, но и примыкающие к нему широкие области спектра электромагнитного излучения — инфракрасную и ультрафиолетовую. Различные участки спектра электромагнитного пзлучения отличаются друг от друга длиной волны $\lambda$ и частотой $v$ — величинами, характеризующими не только волновые, но и квантовые свойства электромагнитного излучения. Электромагнитный спектр принято делить на радиоволны, инфракрасное, видилое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучения. Эти участки спектра различаются не по своей физической природе, а по способу генерации и приема излучения. Поэтому между ними нет резких переходов, сами участки перекрываются, а границы между ними условны.

Радиоволнами называются электромагнитные излучения, длины волн которых превосходят примерно 0,1 мм. Их принято делить на: 1) сверхдлинные волны с длиной волны $\lambda >10$ км (частота $v<30$ кГц); 2) длинные волны $(\lambda =10-1\mathrm{к}\mathrm{м},v=30-300$ кГц); 3) средние волны ( $\lambda =1\mathrm{km}-100\mathrm{m},v=300\mathrm{к}\mathrm{\Gamma }\mathrm{ц}-3\mathrm{М}\mathrm{Г}\mathrm{ц});4)\mathrm{к}\mathrm{о}-$ волны ( $\lambda <10$ м, $v>30$ МГц). Последние в свою очередь принято подразделять на метровые, дециметровые, миллиметровые и субмиллиметровые или микрометровые. Волны с длиной $\lambda <1$ м ( $v>300$ МГц) принято также называть, микроволнами или волнами сверхвысоких частот (СВЧ). Из-за больших значений $\lambda$ распространение радиоволн можно рассматривать феноменологически без учета атөмистического строения среды. Исключение составляют только самые короткие радиоволны, примыкающие к инфракрасному участку спектра. Практически не сказываются и квантовые свойства радиоизлучения.

Видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения составляют так называемую оптическую область спектра в широком смысле этого слова. Выделение такой области обусловлено не только близостью соответствующих участков спектра, но и сходством Методов и приборов, применяющихся для ее исследования и разработанных исторически главным образом при изучении видимого света (линзы и зеркала для фокусировки излучения, призмы, дифракционные решетки, интерференционные приборы для исследования спектрального состава излучения и пр.). Oптический спектр занимает диапазон от условной границы инфракрасного излучения $(\lambda =2\mathrm{m}\mathrm{м},v=1,5\cdot {10}^{11}\mathrm{\Gamma }ц)$ до условной коротковолновой границы ультрафиолета $(\lambda \Rightarrow {10}^{-6}\mathrm{cm}=10\mathrm{HM},\mathit{v}=8\cdot {10}^{16}\mathrm{\Gamma }$ ц), что составляет примерно 18 октав ${}^1$ ). Видимое излучение занимае приблизительно одну октаву ( $\lambda =400-760$ нм), ультрафиолет — 5 октав ( $\lambda =10-$ 400 нм), инфракрасное излучение — 11 октав ( $\lambda -760$ нм — мм), В оптической области спектра частоты $\mathit{v}$ уже перестают быть малыми по сравнению с собственными частотами атомо ч молекул, а длины волн большими по сравнению с молекулярными размерами и межмолекулярными расстояниями. Влагодаря этому в этой области становятся существенными явления, обусловленные атомистическим строением вещества. По той же причине, наряду с волновыми, проявляются и квантовые свойства света. Энергия светового кванта определяется выражением
$$\mathcal{E}=hv,$$

где $h=6,63\cdot {10}^{-27}эрг\cdot \mathrm{c}$ — постоянная Планка. Полезно заметить, что для длины волны $\lambda =1000$ нм энергия соответствующего кванта составляет $\mathcal{E}=1,23$ эВ, или приблизительно один электрон-вольт. На концах видимого спектра ( ${\lambda }_{\text{кр }}=760\mathrm{н}\mathrm{м},{\lambda }_{\text{фл }}=400\mathrm{н}\mathrm{м})$ для энергии кванта формула (1.1) дает ${\mathcal{E}}_{\text{кр }}\approx 1,6$ эВ, ${\mathcal{E}}_{\text{фл }}\approx 3$ эВ.

В области рентеновского и гамма-излучения на первый план выступают квантовые свойства излучения. Рентгеновское излучение возникает при торможении быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и пр.), а также в результате процессов, происходящих внутри электронных оболочек атомов. Гамма-излучение появляется в результате процессов, происходящих внутри атомных ядер, а также в результате превращения элементарных частиц. Оно появляется и при торможении быстрых заряженных частиц. Характерные энергии гамма-квантов — порядка одного или нескольких МэВ. Границы областей рентгеновского и гамма-излучения, в особенности коротковолновые, могут быть определены лишь весьма условно. Для общей ориентировки можно принять, что энергия рентгеновских квантов лежит в пределах 20 э В-1 МэВ ( $\lambda$ $=50-{10}^{-3}\mathrm{H}\mathrm{м})$, а энергия гамма-квантов — больше 0,1 МэВ $(\lambda <$ $<{10}^{-2}\mathrm{HM})$.

Следует заметить, что волновые и квантовые закономерности являются общими для всего спектра электромагнитного излучения. Только, в зависимости от длины волны, на первый план выступают
1) Октавой называется интервал частот между произвольной частотой $\omega$ и ее гармоникой $2\omega$, разные явления, разные методы исследования и разные практические применения. Поэтому на оптику нельзя смотреть как на замкнутую дисциплину, изучающую только оптическую область спектра, отделенную от других областей резкими границами. Закономерности и результаты, найденные в этих других областях, могут оказаться применимыми в оптической области спектра и обратно.

Практическое значение оптики .и ее влияние на другие отрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений, происходящих в необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки. Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без нее не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т. п. Не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за пятьдесят лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы, связанные со зрением.

Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна. Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным. Поэтому неудивительно, что оптике на протяжении длительного времени принадлежала ведущая роль в очень многих фундаментальных исследованиях и развитии основных физических воззрений. Достаточно сказать, что обе основные физические теории текущего столетия — теория относительности и теория квантов — зародились и в значительной степени развились на почве оптических исследований. Изобретение лазеров открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и ее приложениях в различных отраслях науки и техники.