ოპტიკა

ოპტიკა — ფიზიკის განშტოება, რომელიც შეისწავლის სინათლის თვისებებს, მათ შორის მის ქცევას მატერიასთან და ასევე, ინსტრუმენტებთან, რომლებიც გამოიყენება და აღმოაჩენს მას. ოპტიკა, როგორც წესი, აღწერს სინათლის ხილულ, ულტრაიისფერ და ინფრაწითელ სპექტრებს. რადგანაც სინათლე ელექტრომაგნიტური ტალღაა, ელექტრომაგნიტური რადიაციის სხვა სახეებსაც, როგორებიცაა რენტგენის სხივები, მიკროტალღები და რადიო ტალღები, გააჩნია მსგავსი თვისებები.
უმეტესი ოპტიკური მოვლენის ახსნა შესაძლებელია სინათლის კლასიკური ელექტრომაგნიტური დახასიათებით. თუმცა, სინათლის სრული ელექტრომაგნიტური დახასიათების გამოყენება პრაქტიკაში, ხშირად, რთულია. პრაქტიკული ოპტიკა ხშირად მიმართავს გამარტივებულ მოდელებს. მათ შორის ყველაზე გავრცელებულია გეომეტრიული ოპტიკა, რომელიც განიხილავს სინათლეს როგორც სხივთა ნაკრებს, რომელიც გაივლის სწორ გზას, შემდეგ ობიექტების ზედაპირებში გავლის, ან არეკვლის, შედეგად გარდატყდება და იშლება სპექტრებად. ფიზიკური ოპტიკა სინათლის გაცილებით უფრო კომპლექსური მოდელია, რომელიც მოიცავს ისეთ ტალღურ ეფექტებს, როგორებიცაა დიფრაქცია და ინტერფერენცია, და რომლებსაც ვერ აღწერს გეომეტრიული ოპტიკა. ისტორიულად, ჯერ სინათლის სხივებზე დაფუძნებული მოდელი იქნა შემუშავებული, ხოლო შემდგომ — სინათლის ტალღური მოდელი. ელექტრომაგნიტური თეორიის პროგრესმა 19 საუკუნეში დაგვანახა, რომ სინათლის სხივები, ფაქტობრივად, ელექტრომაგნიტურ რადიაციას წარმოადგენს.
ზოგიერთი ოპტიკური მოვლენის ახსნა შესაძლებელია იმ ფაქტით, რომ მათ გააჩნიათ ორმაგი ბუნება: როგორც კვანტური, ასევე ტალღური. მათ ასახსნელად უნდა მივმართოთ კვანტურ მექანიკას. თუ გავითვალისწინებთ სინათლის კვანტურ (ნაწილაკურ) თვისებებს, სინათლე განისაზღვრება როგორც ნაწილაკების ერთობლიობა, რომელთაც „ფოტონები“ ეწოდებათ. კვანტური ოპტიკა შეისწავლის მოვლენებს, რომლებიც გამოწვეულია კვანტური მექანიკის ჩარევით ოპტიკურ სისტემებში.
ოპტიკურ მეცნიერებას მრავალი საერთო აქვს და შეისწავლება ბევრ დაკავშირებულ მეცნიერებებში, მათ შორის ასტრონომიაში, ინჟინერიის არაერთ დარგში, ფოტოგრაფიასა და მედიცინაში (განსაკუთრებით ოფთალმოლოგიასა და ოპტომეტრიაში). ოპტიკის პრაქტიკული გამოყენების მაგალითები მრავლად მოიპოვება სხვადასხვა ტექნოლოგიებსა თუ ყოველდღიურ ცხოვრებაში: სარკეები, სათვალეები, ტელესკოპები, მიკროსკოპები, ლაზერები თუ ოპტიკური ბოჭკოები.
ისტორია
ოპტიკის ისტორია იწყება ძველი ეგვიპტელებისა და მესოპოტამიელების მიერ ლინზების განვითარებასთან ერთად, რასაც მოჰყვა ძველი ბერძენი ფილოსოფოსების მიერ შემუშავებული თეორიები სინათლესა და მხედველობაზე და, აგრეთვე, გეომეტრიული ოპტიკის განვითარება ბერძნულ-რომაულ სამყაროში.
ადრეული ცნობილი ლინზები მზადდებოდა გაპრიალებული კრისტალისგან, ხშირად კვარცისგანაც. ასურული ლინზები თარიღდება ძვ. წ. 750 წლით. უამრავი მსგავსი ლინზაა აღმოჩენილი ძველ ეგვიპტეში, საბერძნეთსა და ბაბილონში. ძველი ბერძნები და რომაელები მინის სფეროებს ავსებდნენ წყლით, რათა მიეღოთ ლინზები.
უძველესი ისტორიული მინიშნება გამადიდებლის შესახებ გვხვდება ძვ. წ. V საუკუნით დათარიღებული ეგვიპტური იეროგლიფები, რომლებიც გამოსახავს „მარტივი მინის მენისკალურ ლინზებს“. ადრეული ჩანაწერები გადიდების შესახებ მოიპოვება ახ. წ. I საუკუნეში, როდესაც სენიკა უმცროსი, იმპერატორ ნერონის შინამასწავლებელი წერს: „წერილები, პატარა და ბუნდოვანი ასოებით, დიდად და გარკვევით ჩანს სფეროს ან წყლით სავსე მინის გამოყენებით“.
იბნ ალ-ჰაისამმა დაწერა წერტილოვანი, ჩაზნექილი ლინზებისა და გამადიდებელი შუშების ეფექტებზე თავის ოპტიკის წიგნში. როჯერ ბეკონმა გამოიყენა მინის სფეროს ნაწილები, როგორც გამადიდებელი მინები და რეკომენდაციას იძლეოდა, რომ ისინი დაეხმარებოდა ადამიანებს კითხვაში. XI საუკუნეში როჯერ ბეკონის ინსპირაციას წარმოადგენდა იბნ ალ-ჰაისამი. მან დაასკვნა, რომ სხეული უპირატესად აირეკლავს სინათლეს, ვიდრე წარმოქმნის ან შთანთქავს მას.
ადრეული ცნობილი სამუშაო ტელესკოპები იყო რეფრაქტორები, რომლებიც გამოჩნდნენ ნიდერლანდებში 1608 წელს. მისი გამომგონებელი უცნობია, თუმცა შემდეგ წელს გალილეო გალილეიმ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა მისი დიზაინი. ისააკ ნიუტონი ითვლება პირველ ფუნქციონირებადი რეფლექტორის შემქმნელად 1668 წელს. მას ნიუტონის რეფლექტორსაც უწოდებენ.
ლიტერატურა
Crombie, A. C. Robert Grosseteste and the Origins of Experimental Science. Oxford: Clarendon Press, 1971.
.
Lindberg, D. C. Theories of Vision from al-Kindi to Kepler. Chicago: University of Chicago Press, 1976.
.
.
History of Optics (audio mp3) by Simon Schaffer, Professor in History and Philosophy of Science at the University of Cambridge, Jim Bennett, Director of the Museum of the History of Science at the University of Oxford and Emily Winterburn, Curator of Astronomy at the National Maritime Museum (recorded by the BBC).
ოპტიკა და ფოტონები: ფიზიკა აფართოებს ჩვენს ცხოვრებას, გამოცემული ფიზიკის პუბლიკაციების ინსტიტუტის მიერ
რესურსები ინტერნეტში
ოპტიკა – სახელმძღვანელო ღია კოდით
ოპტიკა2001 – ოპტიკის ბიბლიოთეკა და საზოგადოება
ფუნდამენტალური ოპტიკა
სინათლისა და ოპტიკის ფიზიკა
სქოლიო
საინჟინრო მეცნიერება
ელექტრომაგნიტური გამოსხივება