Co je to optika? Definice ve fyzice

Demokritus z Abdery, který žil v 5. století před naším letopočtem, vyjádřil názor, že všechno v tomto světě je podmíněné, pouze atomy a prázdnota jsou realitou. Zachované historické dokumenty potvrzující jeho autorství koncepce světla jako proud částic, které jsou obdařeny určitými fyzikálními vlastnostmi. Ale pojem "optika" se objeví později. Semena Demokrita z Abdery, zasety v procesu pochopení struktury světla, daly jejich klíčky.

Historie původu slova optika

Ve třetím století př. Nl starověký řecký učenec Euclid formuluje zákony šíření světla v pojednání "Optika". Ve skutečnosti lze tuto událost považovat za narození geometrické (nebo lineární) optiky. Po objevení pokusu o systematizaci vědomostí o vlastnostech světla proběhla řada staletí předtím, než ve vědě vzrostla řada teorií a zákonů.

Nevyřešená otázka po dlouhou dobu zůstala povahou původu barvy. Byly vyjádřeny názory, že barva je směs světla a tmy v různých poměrech (Aristotle), stejně jako verze o různé rychlosti otáčení lehkých částic (Descartes).

Skutečným průlomem byly objevy 17. století v oblasti vlnové optiky. Ale konstrukce verze optiky, která vysvětluje existenci difrakce, interference a jiných vlastností světla, neexistovala. Dominance korpuskulární teorie původu světla otřásla Newtonem. Uvědomoval si kladů a nevýhod korpuskulárních i vlnových teorií.

Proto ve svém pojednání "Optika" podrobný popis matematického modelu korpuskulárně-vlnové teorie světla. Základní pojmy optiky (vlnové nebo fyzické) jsou postaveny na newtonských modelech. Popis šíření světlých vln obsahuje princip Huygens-Fresnel, který se stal základem pro vývoj fyzické teorie.

Teprve začátkem 19. století získala klasická optika své vlastnosti, rozpoznané současníky, a objevila se jako věda.

Termín význam

Pojem řeckého původu (ὀpi-tau-iota-kappa-ή - nauka o zrakového vnímání) v moderním životě má několik výkladů: úsek vědy jako fyzika, a často používán v každodenním životě, kolektivní významu.

Co je optika jako oblast fyziky? Tato část, která zkoumá vlastnosti šíření světla v různých podmínkách prostředí a interakci s různými látkami. Definice optiky ve fyzice je založena na studovaných jevech, takže existuje rozdělení do klasické a kvantové optiky. První pohled je současně reprezentován geometrickými (paprskovými) a fyzickými (vlnovými) sekcemi.

Význam slova optika v každodenním životě má kolektivní povahu a používá se k označení nástrojů, nástrojů, ve kterých se používají výše popsané zákony vědy.

Optika jako věda vědy

Oblast fyziky, která zkoumá šíření elektromagnetických vln širokého rozsahu (viditelné, infračervené, ultrafialové, rentgenové a gama záření). Vlastnosti a vlastnosti jsou uvedeny v následující tabulce.

Rozmanitost úseků optiky odpovídá počtu vyšetřovaných procesů:

Klasifikace optiky odpovídá historickému vývoji teorie vlastností světla:

• geometrické - 3. století př. nl (Euclid);
• fyzické - 17 století (Huygens);
• kvantové - 20. století (Planck).

Geometrická nebo euklidovská optika

Ve 3. století před naším letopočtem se vědci více zajímali o zákony šíření světla než o jeho povahu. Definice optiky jako vědy šíření světelného paprsku v homogenním prostředí.

Studiem pohybu světelného paprsku bylo možné objasnit mnoho jevů: tvorbu duhových délek, zákoutí, zakřivení paprsků. Metody geometrické optiky používají současníci v konstrukci různých optických přístrojů.

Vlastnosti rentgenové optiky spočívají v zaznamenávání a studiích paprsků, které zasahují do malých úhlů k ose, což vede k zjednodušení teoretických výpočtů. Tento efekt se nazývá paraxiální aproximace používaná v mnoha optických zařízeních.

Fyzická optika

Nauka o vlnové povahy jevů vznikl z mnoha pozorování a pokusů, které nespadají pod popis teorie nosníku. Jaká je optika vln? To je často označováno jako Huygens, nicméně holandský fyzik spíše shrnul poznatky svých současníků než objevil nové zákony. Tato skutečnost neztrácí jeho příspěvek k rozvoji tohoto odvětví.

Základem pro vznik Huygens-Fresnelova principu, který je dnes znám, byly práce méně známých vědců Robert Hooke a Isaac Newton. Jeho pojednání "Optika" může být považována za pokus o sjednocení korpuskulárních a vlnových teorií, které existovaly v té době společně.

Je třeba poznamenat, že fyzická optika, která studuje distribuci komplexních impulzů pomocí optických systémů s přihlédnutím k amplitudě a fázi vlny, se objevila teprve počátkem 19. století. V současné době jsou v této části optiky výpočty systematizovány pro úplnější popis uvažovaných modelů.

Kvantová optika

Co je fotonová optika? Myšlenka popisování elektromagnetického pole pomocí kvantů na počátku 20. století navrhla Max Planck. Navrhl, že emise světla se vyskytují v určitých částech - kvantách. Později bylo prokázáno, že je nejen částečně vyzařováno, ale také absorbováno. To umožnilo Albertovi Einsteinovi vyvodit závěr o diskrétní struktuře světla.

Po nějaké době se fotony světla začaly nazývat fotony a proud byl považován za skupinu částic. Takže v kvantové optice bylo světlo považováno současně za vlnu a současně s proudem částic, neboť jev, jako je difrakce a interference, nelze vysvětlit fotonovým tokem.

V polovině 20. století experiment Brown-Twiss umožnil vyjasnit oblast použití kvantové optiky. Dokázali, že určitý počet světelných zdrojů, které vysílají fotony na dva fotodetektory, které vydávají akustický signál o registraci částic, mohou způsobit, že přístroj bude pracovat současně. Experiment byl proveden s různými zdroji světla.

Po že závěry o existenci dvojice světla s fotonovou korelační (o zdroje Při současném ovládání signálu na přijímači) a antibunching lehkých částic (pro zdroje, které se nikdy povoleno, aby se dosáhlo současnou aktivaci přijímačů) byly vytvořeny.

Zkušenost ukázala rozdělení světla na dva a jeden foton. Lze dojít k závěru, že existují stavy světla, které nelze vysvětlit klasickými optikou, se nazývají non-klasický. Rozvoj praktické aplikace neklasického světla vede k pozoruhodným výsledkům. Proto je kvantová optika moderním směrem s rozsáhlými příležitostmi pro studium a aplikaci.

Fyziologická optika

Tato část je z mnoha důvodů považována za interdisciplinární. Vzhledem k zákonům optiky je založen na vědách jako je biofyzika, biochemie, psychologie vizuálního vnímání, věková psychologie a fyziologie. Má praktický směr. Všechny prvky vizuálního přístroje jsou předmětem studia. Pozornost je věnována vzácným jevům, například optické iluzi.

Výsledky výzkumu se používají v medicíně, fyziologii, optické technologii, filmovém průmyslu.

Optika. Co mohu koupit?

Na úrovni domácnosti se optika často používá jako název obchodu. Je samozřejmé, že si může koupit řadu zařízení pro technickou optiku - brýle, čočky, mechanismy, které opravují a chrání zrak. V současné fázi zařízení těchto zařízení umožňuje na místě stanovit zrakovou ostrost, existující problémy a způsoby jejich eliminace. Vyzvedněte objektivy s požadovaným účinkem a objednejte si nebo zakoupte hotový výrobek.

Na závěr

Po mnoha staletích si člověk může být jist, že Democritus z Abdery má stále pravdu o částech a prázdnotě, ale o existenci nebo nepřítomnosti všech ostatních, každý činí rozhodnutí sám.