1.Światło
Światło, promieniowanie optyczne, promieniowanie elektromagnet. o fali dł. 380-760 nm, wykrywane przez oko ludzkie (wzrok); przez światło rozumie się zwykle, oprócz promieniowania widzialnego, również promieniowanie podczerwone i promieniowanie nadfioletowe, które mają zbliżone właściwości i także są badane metodami optycznymi. W oddziaływaniu światła z materią uwidaczniają się jego właściwości falowe i korpuskularne (dualizm falowo-korpuskularny); właściwości falowe światła ujawniają się w takich zjawiskach, jak odbicie i załamanie światła, dyfrakcja (dyfrakcja fal), interferencja (interferencja fal, interferencja światła), polaryzacja (polaryzacja światła); właściwości korpuskularne zaś np. w absorpcji światła doprowadzającej do luminescencji, zjawiska fotoelektrycznego i jonizacji, oraz w ciśnieniu wywieranym przez światło (ciśnienie promieniowania). W próżni światło rozchodzi się z prędkością c = 2,99792458 · 108 m/s, w innych ośr. z prędkością mniejszą, równą ilorazowi c i współczynnika załamania ośrodka. Najsilniejszymi źródłami światła docierającego do Ziemi są gwiazdy, przy tym największe natężenie ma promieniowanie pochodzące od Słońca; źródłami światła są również inne ciała wysyłające światło w wyniku np. wzbudzenia termicznego (np. żarówka), elektr. (lampa wyładowcza), absorpcji promieniowania (lampa fluorescencyjna), reakcji chem. (np. niektóre organizmy żywe). Światło zawierające wszystkie długości fali w proporcjach takich, jak w promieniowaniu słonecznym daje wrażenie światła białego (barwa); światło to można rozszczepić na składowe o określonej długości fali, otrzymując widmo ciągłe (widmo optyczne). Rozkład natężeń w widmie, a więc i barwa emitowanego światła, zależy od rodzaju źródła światła, a w wypadku źródła termicznego — od jego temperatury: w niższych temperaturach przeważa czerwień, w wyższych — błękit, fiolet (prawo promieniowania Wiena, ciało doskonale czarne).
Po deszczu , gdy mokry asfalt wydaje się nam czarny, w miejscach, gdzie rozlany jest olej i benzyna, widać lśniące plamy. Najwyraźniej widać barwę zieloną iżółtą, ale miejscami widoczne są inne barwy: błekitna, fioletowa i purpurowa. Plamy takie można też zobaczyć na powierzchni wód w rzekach, jeziorach, stawach, jeśli są one zanieczyszczone naftą lub jej produktami. Te zjawiska są wynikiem interferencji światła w cienkich warstewkach benzyny, oleju mydlin, w warstewkach tłuszczu lub innych substancji na powierzchni celifanu.
2.Interferencja światła
Interferencja fal świetlnych; w przypadku spójnych wiązek światła (pochodzących z jednego źródła punktowego i rozdzielonych przez odbicie, załamanie lub ugięcie, albo wiązek światła pochodzących z lasera), jeżeli fale te nie są spolaryzowane w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych, interferencja światła powoduje wystąpienie charakterystycznych prążków interferencyjnych na przemian jasnych i ciemnych, w przypadku interferencji światła monochromatycznego, bądź barwnych, w przypadku interferencji światła białego; położenie jasnego lub ciemnego prążka, a także barwa prążka kolorowego zależą od różnicy dróg opt. przebytych przez wiązki do miejsca (punktu) interferencji (jeśli jest ona nieparzystą wielokrotnością połowy długości fali, następuje wygaszenie, jeśli parzystą — maks. rozjaśnienie). Interferencja światła znajduje zastosowanie w interferometrach opt., filtrze opt. (interferencyjnym), holografii, mikroskopie (z kontrastem fazowym) i in.; pierwsze doświadczenie w zakresie interferencji światła wykonał 1801 T. Young.
Specyficznym zjawiskiem są PIERŚCIENIE NEWTONA, barwne pierścienie obserwowane zarówno w świetle odbitym jak i przechodzącym przez układ złożony z płasko-równoległej płytki i położonej na niej (powierzchnią sferyczną) soczewki płasko-wypukłej. Pierścienie Newtona powstają w wyniku interferencji światła odbitego od zakrzywionej powierzchni soczewki i powierzchni płytki (pierścienie Newtona w świetle odbitym) lub światła przechodzącego bezpośrednio i po odbiciu od powierzchni płytki, a następnie od zakrzywionej powierzchni soczewki (pierścienie Newtona w świetle przechodzącym). Ponieważ w obu przypadkach różnica dróg interferujących promieni zależy od grubości warstwy powietrza, która zmienia się radialnie od miejsca zetknięcia soczewki z płytką, zatem w różnej odległości od środka obserwuje się pierścienie o różnych barwach (dla których powstała różnica dróg jest równa całkowitej wielokrotności długości fali). Pierścienie Newtona wykorzystuje się do pomiaru długości fali, do wyznaczania promienia krzywizny soczewek, do sprawdzania dokładności wykonania powierzchni (jeśli powierzchnia nie jest gładka, pierścienie Newtona są zniekształcone). Odkryte przez R. Hooke'a, zbadane po raz pierwszy przez I. Newtona.
3.Dyfrakcja
Dyfrakcja fal, zespół zjawisk związanych z odstępstwami od praw optyki geom. występującymi, podczas rozchodzenia się fal, na brzegach nieprzezroczystych przesłon, a także niejednorodnościach ośr., i to tym wyraźniej, im bardziej rozmiary przeszkód (otworów) są zbliżone do długości fali. Dyfrakcja zachodzi dla wszystkich rodzajów fal: elektromagnet. (np. światła, promieniowania rentgenowskiego), sprężystych (np. dźwięku), fal de Broglie'a (fal materii; fal przypisanych poruszającym się mikrocząstkom — elektronom, neutronom, atomom i in.). Dyfrakcja światła przejawia się brakiem wyraźnie zaznaczonej granicy cienia, a ponadto powstaniem układu prążków (ciemnych i jasnych lub barwnych) o zmiennym natężeniu. Analogiczne zjawisko obserwuje się dla innych rodzajów fal, np. fal na wodzie, fal de Broglie'a. Najprostszy, przybliżony opis dyfrakcji fal na otworach (krawędzi przesłony) wynika z zasady Huygensa-Fresnela; sprowadza się on do podzielenia obszaru otworu, na którym zachodzi dyfrakcja fal, na małe elementy, z których każdy staje się źródłem nowej fali kulistej, i zsumowaniu tych fal z uwzględnieniem ich amplitud i faz. Szczególnie prosty jest przebieg dyfrakcji fal na małych — w porównaniu z długością fali — otworach; otwór taki staje się źródłem wtórnej fali kulistej. W przypadku dyfrakcji fal na układzie wielu otworów (np. na siatce dyfrakcyjnej) interferencja fal pochodzących z poszczególnych źródeł (otworów) prowadzi do powstania charakterystycznych obrazów dyfrakcyjno-interferencyjnych (pot. zwanych dyfrakcyjnymi) mających zwykle postać układu prążków lub punktów. Dyfrakcja fal (bez zmiany częstości fali) zachodząca na małych centrach nazywa się zwykle rozpraszaniem sprężystym, np.: rozpraszanie fal ultradźwiękowych na małych obiektach w gazach, cieczach i ciałach stałych, rozpraszanie światła przez mgłę, rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego na elektronach związanych w atomach, rozpraszanie elektronów na atomach, czy też rozpraszanie cząstek na jądrach atomowych. W przypadku zjawisk tego rodzaju każde centrum staje się źródłem wtórnej fali kulistej o amplitudzie zależnej zwykle od kąta rozproszenia. Jeśli centra rozpraszające stanowią regularną strukturę przestrzenną, np. sieć krystal., zachodzi interferencja fal rozproszonych na poszczególnych centrach (tzw. interferencyjne odbicie; Bragga równanie), powodując powstanie obrazów dyfrakcyjno-interferencyjnych; obserwuje się to zarówno w przypadku krótkich fal rentgenowskich, jak i fal de Broglie'a.
Dyfrakcja fal ma duże znaczenie w optyce, w tym także w optyce rentgenowskiej i elektronowej; stanowi jedną z przyczyn nieostrości obrazów dawanych przez przyrządy, a zatem ogranicza zdolność rozdzielczą takich przyrządów jak mikroskopy i teleskopy. Jednocześnie dyfrakcję światła wykorzystuje się w licznych przyrządach spektralnych i holografii. Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego i dyfrakcja cząstek są wykorzystywane do badań struktury substancji (rentgenografia, krystalografia rentgenowska, rentgenostrukturalna analiza, elektronografia, neutronografia). Dyfrakcja dźwięku powoduje docieranie dźwięku za przeszkodę, a więc rozmazanie granicy cienia akust.; ma podstawowe znaczenie w akustyce wnętrz, m.in. decyduje o rozchodzeniu się dźwięków o niskich częst. w salach koncertowych.
Najwcześniej została poznana dyfrakcja światła — po raz pierwszy zaobserwował ją ok. 1660 F.M. Grimaldi; pierwszą próbę wyjaśnienia zjawiska na podstawie falowej teorii światła podał 1801 T. Young; następne teorie sformułowali i rozwijali: A.J. Fresnel (1818), H.L. Helmholtz (1859) i G.R. Kirchhoff (1882). Dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego na kryształach — zgodnie z sugestiami M. von Lauego, który następnie podał i sprawdził teorię zjawiska — pierwsi uzyskali W. Friedrich i P. Knipping, istnienie zaś dyfrakcji cząstek wykazali doświadczalnie (1927) C.J. Davisson, L.H. Germer i G.P. Thomson.