Предмет оптика

Современная теория света сформировалась в ходе очень сложного и противоречивого исторического развития и трудоемких исследований ученых всего мира. В результате этих работ сегодня очевидно, что свет обладает одновременно как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

На базе изучения квантовых и электромагнитных свойств света созданы теории света: квантовая (корпускулярная) и волновая (электромагнитная). Эти теории лишь в совокупности позво­ляют объяснить все известные оптические явления.

По мере накопления результатов новых исследований о свойствах световых явлений изменялась точка зрения на при­роду света.

Гипотезы и теории древних философов, а позднее и ученых средних веков были неполными и противоречивыми. Однако эти теории способствовали формированию правильных взглядов на сущность световых явлений и положили начало непосредственно тому созданию различных оптических приборов. Считается, что научная разработка задач, стоящих перед оптическим приборостроением, началась с конца XVII века. В этом веке были сделаны первые попытки теоретически обосновать наблюдаемые световые явления.

Большое влияние на развитие теории оптических приборов оказал гениальный английский физик и математик Исаак Ньютон (1643-1727). Ньютон сделал ряд крупных открытий в оптике, развил корпускулярную теорию света, которую назвал теорией истечения, открыл явление дисперсии света в призме. Ньютону также принадлежат работы по интерференции и дифракции света.

Оптика - очень древняя наука, это раздел физики, изучающий свойства и физическую природу света, его распространение в различных средах и взаимодействие с веществом, а также способы генерации света.

Первые высказывания о природе света были сделаны древними греками и египтянами. Хотя варка прозрачного стекла была известна древним египтянам и жителям Месопотамии за 1600 лет до н. э., а в древнем Риме с большим искусством изготовляли стеклянную посуду и украшения, древней оптической науке не были известны свойства линз, а представления о световых явлениях и процессе зрения были про­тиворечивыми и наивными.

Древнегреческие философы и математики — Пифагор (582- 500 г. до н. э.), Эмпедокл (492-432 г. до н. э.), Демокрит (460- 370 г. до н. э.), Евклид (300 лет до н. э.), Платон (427-347 г. до н.э.) и другие — пытались объяснить природу световых явле­ний, положив в основу зрительные ощущения. Евклид развил теорию зрительных лучей, согласно которой из глаз истекают «зрительные лучи», ощупывающие предметы и создающие зритель­ные ощущения. Эмпедокл считал, что от светящихся предметов идут истечения к глазам, а из глаз исходят истечения к предметам и при встрече этих истечении возникают зрительные ощущения. Демокрит, а позднее знаменитый греческий философ Аристотель (384-322 г. до н. э.) отвергали представления о зрительных лучах. Демокрит считал, что тела становятся видимыми благодаря попада­нию в глаз человека мелких частиц — атомов, вылетающих из тел. По представлениям Аристотеля, свет распространяется посред­ством возбуждения прозрачной среды, находящейся между наблю­даемым объектом и глазом, и вызывает зрительное воздействие. Эта идея Аристотеля как бы положила начало учению о светонос­ной среде — упругом эфире. Выступая решительным противником теории зрительных лучей, Аристотель пришел к правильному заключению, что причина зрительных ощущений лежит вне чело­веческого глаза.

Длина волны l электромагнитных волн изменяется в весьма широких пределах: при современном уровне техники можно полу­чить и обеспечить регистрацию электромагнитных волн в интер­вале длин волн от нескольких тысяч метров до тысячных долей нанометра. Как известно, длина волны связана с частотой соотно­шением l = c/v ,где с == 300 000 км/с — скорость света в вакууме, следовательно, каждой длине волны соответствует определенная частота колебаний.

Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. В круг вопросов, рассматриваемых физической оптикой, входят: всестороннее изучение природы света, его волновых и квантовых свойств, законов распространения в изотропных и анизотропных средах, взаимодействия света с веществом, которое проявляется в процессах излучения, поглощения и рассеяния.

Еще в недавнем прошлом оптическая наука ограничивалась изучением физических явлений лишь в видимой области спектра электромагнитных волн, вызывающей зрительные ощущения и называемой светом. В настоящее время изучаемый оптикой диапазон спектра значительно расширился за счет участков невидимого излучения, примыкающих к видимой области: ультрафиолетового, рентгеновского излучений, гамма-излучения и космических лучей, с одной стороны, и инфракрасного излучения вплоть до радиоволн миллиметрового интервала, — с другой.l