Kaj je optika? Definicija v fiziki

Demokrit iz Abdere, ki je živel v 5. stoletju pred našim štetjem, je izrazil mnenje, da je vse na tem svetu pogojeno, da so samo atomi in praznina realnost. Ohranjeni zgodovinski dokumenti, ki potrjujejo avtorstvo koncepta svetlobe kot tok delcev, ki so obdarjeni z določenimi fizikalnimi lastnostmi. Toda koncept "optike" bo prikazan kasneje. Semena Democrita iz Abdere, posejana v procesu razumevanja strukture svetlobe, so dala svoje kalice.

Zgodovina izvora besede optike

V tretjem stoletju pr. N. Št., Starinski grški učenjak Euclid oblikuje zakone svetlobnega razmnoževanja v razpravi "Optika". Dejansko se lahko ta dogodek šteje za rojstvo geometrijske (ali linearne) optike. Po pojavu poskusov sistematizacije znanja o lastnostih svetlobe je mnogo stoletij minilo, preden se je v znanosti oblikovala vrsta teorij in zakonov.

Nerešena težava je dolgo časa ostala narava izvora barve. Trdilo se je, da barva - to je mešanica svetlobe in teme v različnih razmerjih (Aristotelovimi), kot tudi različica spreminjanjem vrtilne hitrosti lahkih delcev (Descartes).

Pravi prodor je bila odkritja 17. stoletja na področju valovne optike. Toda gradnja različice optike, ki pojasnjuje obstoj difrakcije, motenj in drugih lastnosti svetlobe, ni obstajala. Prevlado korpuskularne teorije o izvoru svetlobe je stresel Newton. Dobro se je zavedal prednosti in slabosti obeh korpuskularnih in valovnih teorij.

Zato je v svoji razpravi »Optika« podroben opis matematičnega modela korpuskularnega valovnega teorije svetlobe. Temeljni koncepti optike (valov ali fizikalnih) so zgrajeni na newtonskih modelih. Opis širjenja svetlobnih valov vsebuje princip Huygens-Fresnel, ki je postal osnova za razvoj fizične teorije.

Šele v začetku 19. stoletja je klasična optika pridobila svoje značilnosti, ki jih priznavajo sodobniki in se pojavljajo kot znanost.

Pomemben izraz

Izraz grškega izvora (ὀpi-tau-jota-kapa-ή - teorija vizualne percepcije) v sodobnem življenju ima več razlag: poglavje o znanosti kot fizike, in se pogosto uporabljajo v vsakdanjem življenju, kolektivno smislu.

Kakšna je optika kot področje fizike? Ta del, ki preučuje značilnosti širjenja svetlobe v različnih okoljskih pogojih in interakcije z različnimi snovmi. Opredelitev optike v fiziki temelji na raziskanih pojavih, zato je razdeljena v klasično in kvantno optiko. Hkrati je prvi pogled predstavljen z geometrijskimi (žarki) in fizičnimi (valovnimi) odseki.

Pomen besede optike v vsakdanjem življenju je kolektivna narava in se uporablja za instrumente in instrumente, v katerih se uporabljajo zgoraj opisani zakoni znanosti.

Optika kot veja znanosti

Področje fizike, ki raziskuje širjenje elektromagnetnih valov širokega razpona (vidni, infrardeči, ultravijolični, rentgenski in gama žarki). Lastnosti in značilnosti so podane v spodnji tabeli.

Raznolikost delov optike ustreza številu preiskovanih procesov:

Razvrstitev optičnega dela ustreza zgodovinskemu razvoju teorije lastnosti svetlobe:

• geometrijski - 3. stoletje pr. n. št. (Euclid);
• fizično - 17. stoletje (Huygens);
• kvantni - 20. stoletje (Planck).

Geometrijska ali evklidska optika

V tretjem stoletju pred našim štetjem so znanstveniki bolj zanimali zakone širjenja svetlobe od svoje narave. Zato opredelitev optike kot znanosti o razmnoževanju svetlobnega snopa v homogenem mediju.

S preučevanjem gibanja svetlobnega žarka je bilo mogoče razjasniti številne pojave: oblikovanje deževnikov, čudežev, ukrivljenosti žarkov. Metode geometrijske optika uporabljajo sodobniki pri oblikovanju različnih optičnih instrumentov.

Značilnosti žarkovne optike obsegajo snemanje in proučevanje žarkov, ki se pojavijo z majhnimi koti na os, kar vodi k poenostavitvi teoretičnih izračunov. Ta učinek imenujemo paraksialno približevanje, ki se uporablja v številnih optičnih napravah.

Fizična optika

Doktrina o valovnih pojavih pojavov je nastala zaradi številnih opazovanj in eksperimentov, ki ne sodijo v opis teorije širjenja snopa. Kakšna je optika valov? Pogosto ga imenujemo Huygens, vendar je nizozemski fizik precej povzel ugotovitve svojih sodobnikov, kot so odkrili nove zakone. To dejstvo ne vpliva na njegov prispevek k razvoju industrije.

Osnova za nastanek načela Huygens-Fresnel, ki je danes znan, so bila dela nič manj znanih znanstvenikov Robert Hooke in Isaac Newton. Razprava »Optika« slednjega se lahko obravnava kot poskus združevanja korpuskularnih in valovnih teorij, ki so obstajale v tistem času skupaj.

Opozoriti je treba, da je fizikalna optika, ki preučuje porazdelitev kompleksnih impulzov z optičnimi sistemi ob upoštevanju amplitude in faze valovanja, nastala šele v začetku 19. stoletja. Trenutno je v tem delu optike računanje sistematizirano za bolj celovit opis obravnavanih modelov.

Kvantna optika

Kaj je fotonska optika? Idejo o opisu elektromagnetnega polja s pomočjo kvantov v začetku 20. stoletja je predstavil Max Planck. Predlagal je, da se emisije svetlobe pojavijo v določenih delih - kvanti. Kasneje je bilo dokazano, da je ne le delno izžarevano, temveč tudi absorbira. To je omogočilo, da Albert Einstein zaključi diskretno strukturo svetlobe.

Po nekaj časa, so začeli kliče svetlobnih kvantov fotone, pretok se je štelo kot skupina delcev. Tako je v luči kvantne optike in velja val in hkrati kot tok delcev, od teh pojavov kot difrakcijo in motenj ni mogoče razložiti s pomočjo fotonov toka.

Sredi 20. stoletja je poskus Brown-Twiss omogočil razjasnitev področja uporabe kvantne optike. Dokazali so, da lahko določeno število svetlobnih virov, ki oddajajo fotone dvema fotodetektorjema, ki dajejo zvočni signal o registraciji delcev, lahko povzroči, da naprava deluje hkrati. Poskus je bil izveden z različnimi svetlobnimi viri.

Po tem zaključkov o obstoju para svetlobe z fotonov korelacijo (za virov z istočasnim prožilnega signala na sprejemniku) in antibunching lahkih delcev (vire, ki nikoli ne pustimo, da doseže hkratno proženje sprejemnikov) so bile izvedene.

Izkušnje so pokazale delitev svetlobe v dvo- in enofoton. Zato lahko sklepamo, da obstajajo države svetlobe, ki jih ni mogoče razložiti s pomočjo klasične optike, jih imenujemo nenazadnje. Razvoj praktične uporabe nklasične svetlobe vodi do presenetljivih rezultatov. Zato je kvantna optika sodobna usmeritev z obsežnimi možnostmi za študij in uporabo.

Fiziološka optika

Ta oddelek se šteje za interdisciplinarno zaradi več razlogov. Ob upoštevanju zakonov optike temelji na znanosti kot so biofizika, biokemija, psihologija vizualne percepcije, starostna psihologija in fiziologija. Ima praktično smer. Vsi elementi vizualnega aparata so predmet študije. Pozornost je namenjena redkim pojavom, na primer, optični iluziji.

Rezultati raziskav se uporabljajo v medicini, fiziologiji, optični tehnologiji, filmski industriji.

Optika. Kaj lahko kupim?

Na ravni gospodinjstva se optika pogosto uporablja kot ime trgovine. Seveda lahko kupi različne pripomočke za tehnično optiko - očala, leče, mehanizme, ki popravljajo in ščitijo vid. Na tej stopnji oprema takšnih obratov na kraju samem omogoča določanje vidne ostrine, obstoječe težave in metode njihove odprave. Obiščite leče z želenim učinkom in naročite ali kupite končni izdelek.

Na koncu

Po mnogih stoletjih, lahko vidimo, da je Demokrit iz Abdera vedno prav glede delcev in praznin, in obstoj ali odsotnost ostalim vsako osebo, ki se odloči sam.