Teoria dei modi e teoria dei raggi della luce
La teoria dei modi e la teoria dei raggi sono due concetti coinvolti nella trasmissione della luce o di altre onde elettromagnetiche. Queste teorie sono molto importanti per comprendere campi come la trasmissione radio, la comunicazione dati, la fibra ottica e i LASER. Scienziati di spicco come Sir Isaac Newton e James Clarke Maxwell hanno dato un contributo eccezionale allo studio della luce e di altre onde elettromagnetiche. Queste teorie ci aiutano a capire come funziona la luce e la natura della luce in misura molto buona.
Teoria dei raggi
Un raggio è generalmente conosciuto come un raggio di luce stretto. È conosciuta come la teoria classica della luce o dell'ottica geometrica. Questa teoria dei raggi descrive solo una quantità limitata di proprietà della luce come la rifrazione e la riflessione. Un raggio di luce può essere definito come la linea o curva perpendicolare ai fronti d'onda della luce. Questa definizione di raggio di luce lo rende effettivamente collineare al vettore d'onda. La rifrazione di una luce può essere descritta usando i raggi. Una proprietà fondamentale dei raggi è che si piega nell'interfaccia di due mezzi. Gli indici di rifrazione di questi mezzi determinano l'angolo della piega. La maggior parte dei semplici calcoli come l'ingrandimento e la distanza dell'immagine di sistemi ottici come telescopi, microscopi o semplici sistemi di lenti vengono eseguiti utilizzando la teoria dei raggi della luce.
Teoria dei modi
La teoria dei modi di propagazione della luce gioca un ruolo fondamentale quando si tratta di fibre ottiche. Per comprendere la teoria dei modi della luce bisogna prima capire il termine modo. La modalità è un termine usato nello studio dell'onda stazionaria. Un'onda stazionaria viene prodotta quando due onde con la stessa frequenza e ampiezza che si muovono nella direzione opposta interferiscono. Un'onda stazionaria non ha trasferimento netto di energia in nessuna direzione. La modalità dell'onda stazionaria è data dal numero di anelli all'interno dell'onda stazionaria. Nel campo della fibra ottica, i modi sono creati da onde che rimbalzano dai due lati del cilindro in fibra. Se viene creata un'onda stazionaria, ciò provoca una perdita di segnale. Pertanto, il numero di modalità che possono trovarsi all'interno di una fibra ottica è limitato, limitando così il numero di frequenze che possono essere inviate attraverso la fibra ottica. Questa è nota come larghezza di banda del canale. La teoria dei modi usa la teoria ondulatoria della luce per descrivere se stessa, fenomeni come la diffrazione e l'interferenza.
Differenza tra teoria dei modi e teoria dei raggi della luce
La teoria dei raggi è una teoria connessa con l'ottica geometrica. Non assume la luce né come onda né come particella. La teoria modale della luce assume la luce come un'onda. La teoria modale della luce viene utilizzata per calcolare quantità come la larghezza di banda, ma la teoria dei raggi viene utilizzata per calcolare proprietà come l'ingrandimento o la distanza dall'oggetto o dall'immagine in un sistema ottico.
