Što je optika? Definicija u fizici

Demokrit od Abdera, koji je živio u 5. stoljeću prije Krista, izrazio je mišljenje da je sve na ovom svijetu uvjetno stvarnosti samo atomi i praznina. Sačuvani povijesni dokumenti koji potvrđuju autorstvo koncepta svjetla kao tok čestica, koji su obdareni određenim fizikalnim svojstvima. Ali koncept "optike" će se pojaviti kasnije. Sjeme demokrita iz Abdere, posijano u procesu razumijevanja strukture svjetlosti, dala je svoje klice.

Povijest podrijetla riječi optika

U trećem stoljeću prije Krista drevni grčki znanstvenik Euclid formulira zakone propagiranja svjetlosti u raspravi "Optika". U stvari, ovaj događaj može se smatrati rođenjem geometrijske (ili linearne) optike. Nakon pojave pokušaja sistematizacije znanja o svojstvima svjetlosti prošlo je mnogo stoljeća prije no što su se u teoriji oblikovale teorije i zakoni.

Neriješeno pitanje dugo vremena ostalo je priroda porijekla boje. Izraženo je mišljenje da je boja mješavina svjetla i tame u različitim omjerima (Aristotel), kao i verzija o različitoj brzini rotacije svjetlosnih čestica (Descartes).

Pravi proboj bili su otkrića 17. stoljeća na polju valne optike. No, nije postojala konstrukcija verzije optike, koja objašnjava postojanje difrakcije, interferencije i drugih svojstava svjetlosti. Dominantnost korpuskularne teorije porijekla svjetlosti bila je potresena od strane Newtona. Bio je svjestan prednosti i nedostataka obje korpuskularne i teorije valova.

Stoga je u svojoj raspravi "Optika" detaljan opis matematičkog modela teorije korpuskularnog vala svjetlosti. Osnovni koncepti optike (val ili fizički) temelje se na Newtonovim modelima. Opis širenja svjetlosnih valova sadrži Huygens-Fresnel princip, koji je postao temelj za razvoj fizičke teorije.

Samo na početku 19. stoljeća klasična optika stekla je svoje značajke, prepoznala su suvremenika i pojavila se kao znanost.

Značenje pojmova

Pojam grčkog podrijetla (ὀpi-tau-jota-kapa-ή - doktrina vizualne percepcije) u suvremenom životu ima nekoliko tumačenja: jedan dio znanosti kao fiziku, a često se koristi u svakodnevnom životu, kolektivnom smislu.

Što je optika kao polje fizike? Ovaj odjeljak, koji ispituje značajke rasprostiranja svjetlosti u različitim okolišnim uvjetima i interakciji s različitim tvarima. Definicija optike u fizici temelji se na fenomenima proučavanima, tako da postoji podjela na klasičnu i kvantnu optiku. Istovremeno, prvi prikaz predstavljaju geometrijske (zrake) i fizičke (valne) odjeljke.

Značenje riječi optika u svakodnevnom životu je kolektivne prirode i koristi se za instrumente i instrumente u kojima se koriste gore navedeni zakoni znanosti.

Optika kao grana znanosti

Polje fizike koja istražuje širenje elektromagnetskih valova širokog raspona (vidljive, infracrvene, ultraljubičaste, rendgenske i gama zrake). Svojstva i karakteristike navedene su u donjoj tablici.

Raznolikost dijelova optike odgovara broju istraženih procesa:

Klasifikacija optike odgovara povijesnom razvoju teorije svojstava svjetlosti:

• geometrijsko - 3. stoljeće prije Krista (Euklid);
• fizičko - 17 stoljeće (Huygens);
• kvantno - 20. stoljeće (Planck).

Geometrijska ili euklidska optika

U 3. stoljeću prije Krista, znanstvenici su bili više zainteresirani za zakone propagiranja svjetlosti od svoje prirode. Stoga je definicija optike kao znanost o širenju svjetlosne zrake u homogenom mediju.

Proučavajući kretanje svjetlosne zrake, bilo je moguće razjasniti mnoge pojave: formiranje duga, miragesa, zakrivljenosti zraka. Metode geometrijske optike koriste suvremenici u izradi različitih optičkih instrumenata.

Značajke zračne optike sastoje se od snimanja i proučavanja zraka koje se događaju pri malim kutovima do osi, što dovodi do pojednostavljenja teorijskih izračuna. Ovaj efekt naziva se parakalna aproksimacija, koja se koristi u mnogim optičkim uređajima.

Fizička optika

Nauk valne prirode pojava nastao je iz brojnih opažanja i eksperimenata koji ne spadaju pod opis teorije širenja snopa. Koja je optika valova? Često se naziva Huygens, međutim, nizozemski fizičar prilično zbraja nalaz svojih suvremenika nego otkrio nove zakone. Ta činjenica ne utječe na njegov doprinos razvoju industrije.

Temelj za nastanak poznatog Huygens-Fresnelovog principa bili su radovi ne manje poznatih znanstvenika Robert Hooke i Isaac Newton. Djela "Optika" ovog potonjeg može se smatrati pokušajem da se ujedinjuju korpuskularne i valne teorije koje su tada postojale, zajedno.

Treba napomenuti da fizička optika, koja proučava distribuciju složenih impulsa pomoću optičkih sustava uzimajući u obzir amplitudu i fazu vala, pojavila se tek početkom 19. stoljeća. Trenutno, u ovom odjeljku optike, računanja se sustaviziraju radi potpunijeg opisa modela koji se razmatraju.

Kvantna optika

Što je fotonska optika? Ideja opisa elektromagnetskog polja pomoću kvage u ranom 20. stoljeću iznio je Max Planck. On je sugerirao da se emisija svjetlosti javlja u određenim dijelovima - kvantu. Kasnije je dokazano da se ne samo da zrači djelomično već i apsorbira. To je omogućilo Albertu Einsteinu da izvuče zaključak o diskretnoj strukturi svjetlosti.

Nakon nekog vremena, fotoni svjetlosti počeli su se zvati fotoni, a tok se smatrao grupom čestica. Dakle, u kvantnoj optici, svjetlost se smatra i valom i strujom čestica istodobno, budući da se pojave poput difrakcije i smetnji ne mogu objasniti fluksom fotona.

U eksperimentu sredine 20. stoljeća Brown - Twiss, dopušteno pojasniti područje primjene kvantne optike. Oni su dokazali da je broj izvora svjetlosti emitiraju fotone u dvije fotodetektora da BEEP na otkrivanju čestica, može napraviti mobiteli rade u isto vrijeme. Eksperiment je proveden s različitim izvorima svjetlosti.

Nakon toga zaključke o postojanju par svjetlosti sa fotona korelacije (za izvore s istovremenom aktiviranje signala na prijemniku) i antibunching svjetlosnih čestica (za izvore koje nikada nisu dozvoljeni za postizanje istovremenog aktiviranja prijemnika) su napravili.

Iskustvo je pokazalo podjelu svjetlosti u dva i jedan foton. Stoga možemo zaključiti da postoje stanja svjetlosti koja se ne mogu objasniti uz pomoć klasične optike, oni se nazivaju neklasicni. Razvoj praktične primjene neklasicnog svjetla dovodi do upečatljivih rezultata. Stoga, kvantna optika je moderan smjer s velikim mogućnostima učenja i primjene.

Fiziološka optika

Ovaj odjeljak smatra se interdisciplinarnim iz više razloga. S obzirom na zakone optike, temelji se na znanostima poput biofizike, biokemije, psihologije vizualne percepcije, dobne psihologije i fiziologije. Ima praktičan smjer. Svi su elementi vizualnog aparata podvrgnuti studiji. Pozornost se posvećuje rijetkim pojavama, na primjer, optičkoj iluziji.

Rezultati istraživanja koriste se u medicini, fiziologiji, optičkoj tehnologiji, filmskoj industriji.

Optika. Što mogu kupiti?

Na razini kućanstava, optika se često koristi kao naziv trgovine. Naravno, može kupiti razne uređaje za tehničku optiku - naočale, leće, mehanizme koji ispravljaju i štite vid. U sadašnjoj fazi, oprema takvih objekata omogućava na licu mjesta određivanje vidne oštrine, postojećih problema i metoda njihove eliminacije. Podignite leće s željenim učinkom i naručite, ili kupite gotov proizvod.

U zaključku

Nakon mnogo stoljeća može se uvjeriti da je Demočiti iz Abdere još uvijek u pravu oko čestica i praznine, ali o postojanju ili odsutnosti svega, svaka osoba sama donosi odluku.