Libro · 2000 · Volker Perlick

Ray Optics, Fermat’s Principle, and Applications to General Relativity

Tutti i tipi di informazioni provenienti da corpi celesti lontani ci giungono sotto forma di radiazione. Nella maggior parte dei casi elettromagnetici, la propagazione di questa radiazione può essere descritta in termini di un'approssimazione ragionevole, vale a dire i raggi. Questo non è vero solo nel caso della gamma ottica, ma anche nella gamma radio. Per questo motivo le leggi dell'ottica dei raggi sono fondamentali per l'astronomia, l'astrofisica e la cosmologia. Secondo la relatività generale, la luce si comporta come geodetiche in uno spazio-tempo descritto da una metrica di Lorentz. Questo è vero se i raggi di luce si propagano liberamente sotto l'influenza del campo gravitazionale che è codificato nella geometria dello spazio-tempo. Se un raggio di luce è influenzato da un mezzo (ad esempio, un plasma), allora non seguirà una geodetica nello spazio-tempo. È vero che per la radiazione elettromagnetica che viaggia attraverso l'universo, l'influenza di un mezzo sul percorso del raggio è solitamente piccola. Tuttavia, ci sono diversi casi in cui questa influenza è ben misurabile, in particolare nella gamma radio. Ad esempio, la deviazione dei raggi radio nel campo gravitazionale del Sole è considerevolmente influenzata dalla corona solare. Inoltre, esperimenti pianificati con microonde in un sistema solare raggiungeranno un'accuratezza di 5 su 10^15, il che rende necessario prendere in considerazione l'influenza del mezzo.