ทัศนศาสตร์

ทัศนศาสตร์ (อังกฤษ: optics) เป็นสาขาหนึ่งของวิชาฟิสิกส์อันว่าด้วยพฤติกรรมและคุณสมบัติของแสง ซึ่งรวมทั้งอันตรกิริยากับสสารและการสร้างเครื่องมือที่ใช้หรือตรวจจับแสง ปกติทัศนศาสตร์อธิบายพฤติกรรมของแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างอื่น เช่น รังสีเอกซ์ ไมโครเวฟและคลื่นวิทยุก็แสดงคุณสมบัติคล้ายกัน

ปรากฏการณ์ทัศนศาสตร์ส่วนมากสามารถอธิบายได้ด้วยการพรรณนาแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิกของแสง ทว่า การพรรณนาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบสมบูรณ์ของแสงนั้นมักนำมาใช้ได้ยากในทางปฏิบัติ ทัศนศาสตร์เชิงปฏิบัติปกติใช้แบบจำลองอย่างง่าย ทัศนศาสตร์แบบเรขาคณิต ซึ่งเป็นทัศนศาสตร์เชิงปฏิบัติที่พบบ่อยที่สุด ถือว่าแสงเป็นการรวมรังสีที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและเลี้ยวเบนเมื่อผ่านหรือสะท้อนจากพื้นผิว ทัศนศาสตร์กายภาพเป็นแบบจำลองแสงที่ครอบคลุมมากกว่า ซึ่งรวมฤทธิ์ของคลื่นอย่างการเลี้ยวเบน (diffraction) และการแทรกสอด (interference) ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ในทัศนศาสตร์แบบเรขาคณิต ในอดีตมีการพัฒนาแบบจำลองแสงที่ยึดรังสีเป็นหลักขึ้นก่อน ตามด้วยแบบจำลองแสงแบบคลื่น ความก้าวหน้าในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าในคริสต์ศตวรรษที่ 19 นำมาซึ่งการค้นพบว่าคลื่นแสงแท้จริงแล้วเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

บางปรากฏการณ์อาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแสงมีคุณสมบัติเหมือนทั้งคลื่นและอนุภาค คำอธิบายฤทธิ์เหล่านี้ต้องอาศัยกลศาสตร์ควอนตัม เมื่อพิจารณาคุณสมบัติคล้ายอนุภาคของแสง มีการจัดแบบจำลองแสงเป็นกลุ่มอนุภาคที่เรียก "โฟตอน" ทัศนศาสตร์ควอนตัมว่าด้วยการนำกลศาสตร์ควอนตัมมาใช้กับระบบทัศนศาสตร์

ทัศนศาสตร์มีความเกี่ยวข้องกับและมีการศึกษาในหลายสาขาที่เกี่ยวข้อง รวมทั้ง ดาราศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์หลายสาขา การถ่ายภาพและแพทยศาสตร์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งจักษุวิทยาและการวัดสายตา) การนำทัศนศาสตร์ไปใช้ในทางปฏิบัติพบในเทคโนโลยีและวัตถุในชีวิตประจำวันหลายอย่าง รวมทั้งกระจก เลนส์ กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ เลเซอร์และใยแก้วนำแสง