Օպտիկայի պատմություն

**Օպտիկայի պատմություն**, սկիզբ է դրվել հնագույն եգիպտացիների և միջագետքցիների կողմից ոսպնյակների մշակմամբ, որին հաջորդեցին հին հունական փիլիսոփաների կողմից լույսի և տեսողության վերաբերյալ տեսությունների մշակումն ու հունա-հռոմեական աշխարհում երկրաչափական օպտիկայի զարգացումը։«Օպտիկա» բառը ծագում է հունարեն τὰ ὀπτικά տերմինից, որը նշանակում է «երևույթ, տեսք»։ Օպտիկան զգալիորեն բարեփոխվել է միջնադարյան իսլամական աշխարհի զարգացումների շնորհիվ, ինչպիսիք են ֆիզիկական և ֆիզիոլոգիական օպտիկայի սկիզբը, ապա զգալիորեն զարգացել է վաղ ժամանակակից Եվրոպայում, որտեղ սկսվել է դիֆրակցիոն օպտիկան: Օպտիկայի վերաբերյալ այս վաղ ուսումնասիրությունները այժմ հայտնի են որպես «դասական օպտիկա»: «Ժամանակակից օպտիկա» տերմինը վերաբերում է օպտիկական հետազոտությունների այն ոլորտներին, որոնք մեծապես զարգացել են 20-րդ դարում, ինչպիսիք են ալիքային օպտիկան և քվանտային օպտիկան:

## Վաղ պատմություն
Մ.թ.ա. V դարում Էմպեդոկլեսը ենթադրում էր, որ ամեն ինչ կազմված է չորս տարրերից՝ կրակից, օդից, հողից և ջրից։ Նա հավատում էր, որ Աֆրոդիտեն մարդու աչքը ստեղծել է այդ չորս տարրերից և վառել է աչքի մեջ մի կրակ, որը ճառագայթում էր աչքից և հնարավոր դարձնում տեսնելը։ Եթե սա ճիշտ լիներ, ապա գիշերը կարելի կլիներ տեսնել նույնքան լավ, որքան ցերեկը, ուստի Էմպեդոկլեսը ենթադրեց աչքերից դուրս եկող ճառագայթների և արևի նման աղբյուրից դուրս եկող ճառագայթների փոխազդեցություն։ Նա հայտարարեց, որ լույսի արագությունը սահմանափակ է։աջից|մինի|218x218փքս|Ժամանակակից ակնաբուժական ոսպնյակներ պատրաստող մեքենաՄ.թ.ա. IV դարի չինական տեքստում, որը վերագրվում է փիլիսոփա Մոզիին, նկարագրվում է, թե ինչպես լույսը, անցնելով փոքր անցքով, ստեղծում է հակադարձ պատկեր «հավաքման կետում» կամ «գանձերի տանը»:

Իր «Օպտիկա» գրքում հույն մաթեմատիկոս Եվկլիդեսը նկատել է, որ «մեծ անկյան տակ երևող առարկաները մեծ են թվում, իսկ փոքր անկյան տակ՝ փոքր, իսկ հավասար անկյան տակ՝ հավասար»։Հաջորդող 36 առաջարկներում Եվկլիդեսը կապում է առարկայի տեսանելի չափը աչքից նրա հեռավորության հետ և ուսումնասիրում է գլանների և կոների տեսանելի ձևերը, երբ դրանք դիտվում են տարբեր անկյուններից: Պապուսը կարծում էր, որ այս արդյունքները կարևոր են աստղագիտության համար, և Եվկլիդի «Օպտիկան»՝ իր «Ֆենոմենաների» հետ միասին, ներառեց «Փոքր աստղագիտություն» ժողովածուում՝ ավելի փոքր աշխատությունների հավաքածուում, որը պետք է ուսումնասիրվեր Պտղոմեոսի «Սինտաքսիսից» (Ալմագեստ) առաջ։

Մ.թ.ա. 55 թվականին հռոմեացի ատոմագետ Լուկրեցիոսը գրել է.Իր «Կատոպտրիկայում» Ալեքսանդրիացի Հերոսը երկրաչափական մեթոդով ցույց է տվել, որ հարթ հայելուց անդրադարձած լույսի ճառագայթի անցած իրական ուղին ավելի կարճ է, քան աղբյուրի և դիտարկման կետի միջև անցած ցանկացած այլ անդրադարձած ուղի։

Հնդիկ բուդդիստները, ինչպիսիք են Դիգնագան 5-րդ դարում և Դհարմակիրտին 7-րդ դարում, մշակել են ատոմիզմի մի տեսակ, որը աշխարհը կազմող ատոմները սահմանում է որպես լույսի կամ էներգիայի ակնթարթային փայլատակումներ։ Նրանք լույսը համարում էին էներգիային համարժեք ատոմային էություն, չնայած նրանք նաև ամբողջ նյութը համարում էին կազմված այդ լույսի/էներգիայի մասնիկներից։

### Երկրաչափական օպտիկա
Այստեղ քննարկվող վաղ շրջանի հեղինակները տեսողությունը դիտարկում էին ավելի շատ որպես երկրաչափական, քան ֆիզիկական, ֆիզիոլոգիական կամ հոգեբանական խնդիր։ Երկրաչափական օպտիկայի վերաբերյալ տրակտատի առաջին հայտնի հեղինակը երկրաչափ Էվկլիդեսն էր (մ.թ.ա. մոտ 325-265 մ.թ.ա.): Էվկլիդեսը սկսեց իր օպտիկայի ուսումնասիրությունը երկրաչափության ուսումնասիրության սկզբում՝ ինքնին ակնհայտ աքսիոմների մի շարքով։

# Գծերը (կամ տեսողական ճառագայթները) կարելի է գծել օբյեկտին ուղղահայաց։
# Այդ գծերը, ընկնելով օբյեկտի վրա, կազմավորում են կոն։
# Այն առարկաները, որոնց վրա ընկնում են գծերը, երևում են։
# Այն առարկաները, որոնք երևում են ավելի մեծ անկյան տակ, թվում են ավելի մեծ։
# Այն առարկաները, որոնք երևում են ավելի բարձր ճառագայթով, թվում են ավելի բարձր։
# Աջ և ձախ ճառագայթները երևում են աջ և ձախ։
# Առարկաները, որոնք երևում են մի քանի անկյուններից, թվում են ավելի հստակ։

Էվկլիդեսը չի սահմանել այս տեսողական ճառագայթների ֆիզիկական բնույթը, սակայն երկրաչափության սկզբունքների օգնությամբ քննարկել է հեռավորության վրա գտնվող առարկաների հեռանկարային ազդեցությունն ու կլորացումը։

Մինչ Էվկլիդեսը իր վերլուծությունը սահմանափակել էր պարզ ուղիղ տեսողությամբ, Հերոն Ալեքսանդրացին (մոտ մ.թ. 10-70) ընդլայնել է երկրաչափական օպտիկայի սկզբունքները՝ դիտարկելու անդրադարձման (կատոպտրիկա) խնդիրները։Ի տարբերություն Էվկլիդեսի, Հերոնը երբեմն մեկնաբանել է տեսողական ճառագայթների ֆիզիկական բնույթը՝ նշելով, որ դրանք մեծ արագությամբ են անցնում աչքից դեպի տեսանելի առարկան և անդրադարձվում են հարթ մակերեսներից, բայց կարող են խրվել չփայլեցված մակերեսների ծակոտկենության մեջ։ Սա հայտնի է որպես ճառագայթման տեսություն։

Հերոնը ցույց է տվել անկման և անդրադարձման անկյան հավասարությունը այն հիմքով, որ սա առարկայից մինչև դիտորդ ամենակարճ ճանապարհն է։ Այս հիմքի վրա նա կարողացել է սահմանել առարկայի և դրա պատկերի միջև ֆիքսված կապը հարթ հայելու մեջ։ Մասնավորապես, պատկերը թվում է հայելուց այնքան հեռու, որքան առարկան իրականում հայելուց առաջ է։

Ինչպես Հերոնը, այնպես էլ Կլավդիոս Պտղոմեոսը իր երկրորդ դարի «Օպտիկա» աշխատության մեջ տեսողական ճառագայթները համարում էր աչքից դեպի տեսվող առարկան ընթացող, բայց, ի տարբերություն Հերոնի, համարում էր, որ տեսողական ճառագայթները առանձին գծեր չեն, այլ կազմում են անընդմեջ կոն։

Օպտիկայի աշխատությունը փաստում է Պտղոմեոսի արտացոլման և կոտրման ուսումնասիրությունները։ Նա չափել է օդի, ջրի և ապակիի միջև կոտրման անկյունները, սակայն նրա հրապարակված արդյունքները ցույց են տալիս, որ նա հարմարեցրել է չափումները՝ դրանք համապատասխանեցնելով իր (սխալ) ենթադրությանը, որ կոտրման անկյունը համաչափ է ընկման անկյունին։

## Իսլամական աշխարհում
[մինի|[Իբն ալ-Ազրակ ալ-Ֆարիկի|Իբն Սահլի ձեռագրի էջի վերարտադրությունը, որը ցույց է տալիս նրա կողմից լույսի բեկման օրենքի հայտնաբերումը, որն այժմ հայտնի է որպես Սնելի օրենք]]
Ալ-Քինդին (մոտ 801–873) իսլամական աշխարհի ամենավաղ կարևոր օպտիկայի հեղինակներից մեկն էր։ Արևմուտքում De radiis stellarum («Աստղային ճառագայթների մասին») անվամբ հայտնի մի աշխատությունում ալ-Քինդին մշակեց տեսություն, ըստ որի «աշխարհում ամեն ինչ... ճառագայթներ է արձակում բոլոր ուղղություններով, որոնք լցնում են ամբողջ աշխարհը»:
[մինի|[Իբն Հայթամի թեորեմ|Իբն Հայթամի թեորեմը]]
Ճառագայթների ակտիվ ուժի այս տեսությունը ազդեցություն է ունեցել հետագա գիտնականների վրա, ինչպիսիք են Իբն ալ-Հայթամը, Ռոբերտ Գրոսետեստը և Ռոջեր Բեկոնը։

Իբն Սահլը, 980-ականներին Բաղդադում գործող մաթեմատիկոս, առաջին իսլամական գիտնականն է, որի մասին հայտնի է, որ նա կազմել է մեկնաբանություն Պտղոմեոսի «Օպտիկա»-ի վերաբերյալ։ Նրա «Ֆի ալ-'ալա ալ-մուհրիքա» («Այևվող գործիքների մասին») տրակտատը վերականգնվել է Ռաշիդի (1993) կողմից՝ հիմք ընդունելով մասնատված ձեռագրերը։ Աշխատությունը վերաբերում է նրան, թե ինչպես են կոր հայելիներն ու ոսպնյակները կետրում և կենտրոնացնում լույսը: Իբն Սահլը նաև նկարագրում է բեկման օրենքը, որը մաթեմատիկորեն համարժեք է Սնելի օրենքին: Նա օգտագործեց իր բեկման օրենքը՝ լույսը առանցքի մեկ կետում կենտրոնացնող ոսպնյակների և հայելիների ձևերը հաշվարկելու համար։
[ձախից|մինի|[Ալհազեն (Իբն ալ-Հայթամ), «օպտիկայի հայրը»]]
Իբն ալ-Հայթամը (արևմտաեվրոպական գրականությունում հայտնի է Ալհասեն կամ Ալհազեն անուններով), 1010-ականներին գրելով, ստացավ և՛ Իբն Սահլի տրակտատը, և՛ Պտղոմեոսի «Օպտիկա»-ի մասնակի արաբերեն թարգմանությունը։ Նա իրականացրեց հունական օպտիկական տեսությունների համապարփակ և համակարգված վերլուծություն։ Նա իրականացրեց հունական օպտիկական տեսությունների համապարփակ և համակարգված վերլուծություն։Իբն ալ-Հայթամի հիմնական նվաճումը երկակի էր. առաջին՝ հակադրվելով Պտղոմեոսի տեսակետին, պնդել, որ տեսողությունը տեղի է ունենում աչք մտնող ճառագայթների շնորհիվ; երկրորդ՝ սահմանել նախորդ երկրաչափական օպտիկայի հեղինակների քննարկած ճառագայթների ֆիզիկական բնույթը՝ դրանք դիտարկելով որպես լույսի և գույնի ձևեր։ Այնուհետև նա վերլուծեց այդ ֆիզիկական ճառագայթները երկրաչափական օպտիկայի սկզբունքների համաձայն։ Նա գրել է օպտիկայի վերաբերյալ բազմաթիվ գրքեր, որոնցից առավել նշանակալիցը «Օպտիկայի գիրքը» (արաբերեն՝ «Kitab al-Manazir»), որը լատիներեն թարգմանվել է որպես «De aspectibus» կամ «Perspectiva» և տարածել է նրա գաղափարները Արևմտյան Եվրոպայում՝ մեծ ազդեցություն ունենալով օպտիկայի հետագա զարգացումների վրա։ Իբն ալ-Հայթամին անվանել են «ժամանակակից օպտիկայի հայր»։

Ավիցեննան (980–1037) համաձայնեց Ալհազենի հետ, որ լույսի արագությունը սահմանափակ է, քանի որ «նա նկատեց, որ եթե լույսի ընկալումը պայմանավորված է լուսավոր աղբյուրից որոշ տեսակի մասնիկների արտանետմամբ, ապա լույսի արագությունը պետք է սահմանափակ լինի»: Աբու Ռայհան ալ-Բիրունին (973–1048) նույնպես համաձայն էր, որ լույսի արագությունը սահմանափակ է, և նշել է, որ լույսի արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան ձայնի արագությունը։

Աբու Աբդ Ալլահ Մուհամմադ իբն Մաուդհը, ով ապրել է Ալ-Անդալուսում XI դարի երկրորդ կեսին, գրել է օպտիկայի մի աշխատություն, որը հետագայում լատիներեն թարգմանվել է որպես Liber de crepisculis և սխալմամբ վերագրվել Ալհազենին։Սա «կարճ աշխատանք էր, որը պարունակում էր գնահատական արևի թեքման անկյան համար առավոտյան մթնշաղի սկզբին և երեկոյան մթնշաղի ավարտին, և փորձ՝ այս և այլ տվյալների հիման վրա հաշվարկելու մթնոլորտային խոնավության այն բարձրությունը, որը պատասխանատու է արևի ճառագայթների բեկման համար»։ Իր փորձերի միջոցով նա ստացավ 18° արժեքը, որը մոտ է ժամանակակից արժեքին:

13-րդ դարի վերջին և 14-րդ դարի սկզբին Քութբ ալ-Դին ալ-Շիրազին (1236–1311) և նրա աշակերտ Քամալ ալ-Դին ալ-Ֆարիսին (1260–1320) շարունակեցին Իբն ալ-Հայսամի աշխատանքը և առաջիններից էին, ովքեր ճիշտ բացատրություններ տվեցին ծիածանի երևույթի համար։ Ալ-Ֆարիսին իր եզրակացությունները հրապարակեց իր «Քիթաբ Թանկիհ ալ-Մանազիր» ([Իբն ալ-Հայսամի])օպտիկայի վերանայում) աշխատությունում։

## Միջնադարյան Եվրոպայում
Անգլիացի եպիսկոպոս Ռոբերտ Գրոսետեստեն (մոտ 1175–1253) գրել է գիտության լայն շրջանակի թեմաների շուրջ՝ միջնադարյան համալսարանի հիմնադրման և Արիստոտելի գործերի վերականգնման ժամանակաշրջանում։ Գրոսետեստեն արտացոլել է վաղ միջնադարյան կրթության պլատոնիզմի և նոր արիստոտելականության միջև անցման շրջանը, ուստի նա հակված էր իր բազմաթիվ գրություններում կիրառել մաթեմատիկան և լույսի պլատոնական մետաֆորը։Նրան վերագրվում է լույսը քննարկելը չորս տարբեր տեսանկյուններից՝ լույսի իմացաբանություն, լույսի մետաֆիզիկա կամ տիեզերագիտություն, լույսի էթիոլոգիա կամ ֆիզիկա և լույսի աստվածաբանություն։

Էպիստեմոլոգիայի և աստվածաբանության հարցերը մի կողմ թողնելով՝ Գրոսետեստեի լույսի կոսմոգոնիան նկարագրում է տիեզերքի ծագումը այն, ինչը մոտավոր կարելի է բնութագրել որպես միջնադարյան «մեծ պայթյունի» տեսություն։ Նրա բիբլիական մեկնաբանությունը՝ «Հեքսաեմերոնը» (1230–1235), և գիտական «Լույսի մասին» (1235–1240) երկերը ոգեշնչվել են Ծննդոց 1:3-ից՝ «Աստված ասաց՝ եղիցի լույս», և նկարագրել են ստեղծման հաջորդ գործընթացը որպես բնական ֆիզիկական պրոցես, որը ծագում է ընդլայնվող (և սեղմվող) լույսի գնդի վերարտադրողական ուժից:
աջից|մինի|270x270փքս|Օպտիկական դիագրամ, որը ցույց է տալիս լույսի բեկումը ջրով լի գնդաձև ապակե տարայի կողմից (Ռոջեր Բեյքոնի «Տեսակային բազմապատկում» գրքից):
Լույսի՝ որպես ֆիզիկական պատճառահետևանքային կապի առաջնային գործակալի վերաբերյալ նրա ավելի ընդհանուր դիտարկումը ներկայացված է նրա «Գծերի, անկյունների և պատկերների մասին» աշխատությունում, որտեղ նա պնդում է, որ «բնական գործակալը իր ուժը տարածում է իրենից դեպի ստացողը» և «Տեղերի բնույթի մասին» աշխատությունում, որտեղ նա նշում է, որ «յուրաքանչյուր բնական գործողություն տարբերվում է ուժով և թուլությամբ՝ գծերի, անկյունների և պատկերների փոփոխության միջոցով»:

Անգլիացի ֆրանցիսկյան Ռոջեր Բեկոնը (մոտ 1214–1294) մեծապես ազդվել է Գրոսետեստեի լույսի կարևորության մասին աշխատություններից:Իր օպտիկական աշխատություններում (Perspectiva, De multiplicatione specierum և De speculis comburentibus) նա հղում է անում վերջերս թարգմանված օպտիկական և փիլիսոփայական բազմաթիվ աշխատությունների այդ թվում՝ Ալհասենի, Արիստոտելի, Ավիցեննայի, Ավերոյի, Եվկլիդի, ալ-Քինդիի, Պտղոմեոսի, Տիդեոսի և Աֆրիկացի Կոնստանտինոսի գործերին։Չնայած որ նա չէր կրկնում ամեն ինչ բառացիորեն, լույսի և տեսողության իր մաթեմատիկական վերլուծությունը նա վերցրել էր արաբ գրող Ալհասենի գրություններից։Սակայն նա դրան ավելացրեց նեոպլատոնական այն հասկացությունը, որը, հավանաբար, վերցված էր Գրոսետեստեից, ըստ որի յուրաքանչյուր առարկա ճառագում է մի ուժ (տեսակներ), որով ազդում է մոտակա այն առարկաների վրա, որոնք հարմար են այդ տեսակները ընդունելու համար։ Նկատի ունեցեք, որ Բեյքոնի կողմից «տեսակ» տերմինի օպտիկական օգտագործումը զգալիորեն տարբերվում է արիստոտելյան փիլիսոփայության մեջ հանդիպող տեսակ/ազգ կատեգորիաներից:

Մի շարք ավելի ուշ շրջանի աշխատություններ, այդ թվում՝ Պիեռ դը Լիմոժի (1240–1306) ազդեցիկ «Աչքի բարոյագիտական տրակտատը» (լատիներեն՝ Tractatus Moralis de Oculo), նպաստեցին Բեյքոնի գրություններում հանդիպող գաղափարների տարածմանը և հանրաճանաչմանը։

Մեկ այլ անգլիացի ֆրանցիսկյան՝ Ջոն Պեչամը (մահացել է 1292 թ.), հիմնվելով Բեյքոնի, Գրոսետեստեի և նախորդ մի շարք հեղինակների աշխատանքների վրա, ստեղծեց այն, ինչը դարձավ միջնադարի օպտիկայի ամենատարածված դասագիրքը՝ Perspectiva communis-ը։Նրա գիրքը կենտրոնացած էր տեսողության հարցի վրա՝ թե ինչպես ենք մենք տեսնում, այլ ոչ թե լույսի և գույնի բնույթի վրա։Պեչամը հետևել է Ալհասենի սահմանած մոդելին, սակայն մեկնաբանել է Ալհասենի գաղափարները Ռոջեր Բեյքոնի ոճով։

Իր նախորդների պես, Վիտելոն (ծնվել է մոտ 1230 թ., մահացել է 1280–1314 թթ. միջև) հենվել է օպտիկայի այն լայնածավալ աշխատությունների վրա, որոնք վերջերս թարգմանվել էին հունարենից և արաբերենից, և ստեղծել է թեմայի հսկայական ներկայացում՝ վերնագրված Հեռանկար։Նրա տեսողության տեսությունը հետևում է Ալհացենին և նա չի հաշվի առնում Բեյքոնի տեսակների հայեցակարգը, չնայած նրա աշխատանքի հատվածները ցույց են տալիս, որ նա ազդվել է Բեյքոնի գաղափարներից:Դատելով պահպանված ձեռագրերի քանակից՝ նրա աշխատանքը այնքան ազդեցիկ չէր, որքան Պեչամի և Բեյքոնի աշխատանքները, սակայն նրա և Պեչամի կարևորությունը մեծացավ տպագրության գյուտի հետ մեկտեղ։

Ֆրայբերգի Թեոդորիքը (մոտ 1250–մոտ 1310) Եվրոպայում առաջիններից էր, որ տվեց ծիածանի երևույթի ճիշտ գիտական ​​բացատրությունը, ինչպես նաև վերը նշված Քութբ ալ-Դին ալ-Շիրազին (1236–1311) և նրա ուսանող Կամալ ալ-Դին ալ-Ֆարիսին (1260–1320):

## Վերածնունդ և վաղ ժամանակակից շրջան
Յոհաննես Կեպլերը (1571–1630) օպտիկայի օրենքների ուսումնասիրությունը սկսեց իր 1600 թվականի լուսնային ակնարկից: Ե՛վ լուսնային, և՛ արեգակնային խավարումները ներկայացնում էին անհասկանալի երևույթներ, ինչպիսիք են անսպասելի ստվերի չափերը, լուսնի լրիվ խավարման կարմիր գույնը և, ըստ որոշ տեղեկությունների, արեգակնային լրիվ խավարման շուրջ անսովոր լույսը:Մթնոլորտային բեկման հետ կապված հարցերը վերաբերում էին բոլոր աստղագիտական ​​դիտարկումներին: 1603 թվականի մեծ մասի ընթացքում Կեպլերը դադարեցրեց իր մյուս աշխատանքները՝ կենտրոնանալով օպտիկական տեսության վրա. արդյունքում ստացված ձեռագիրը, որը կայսրին ներկայացվել էր 1604 թվականի հունվարի 1-ին, հրատարակվեց որպես Astronomiae Pars Optica (Աստղագիտության օպտիկական մասը):Այնտեղ Կեպլերը նկարագրել է լույսի ինտենսիվությունը կարգավորող հակադարձ քառակուսի օրենքը, հարթ և կոր հայելիներում արտացոլումը, փոքր անցքով տեսախցիկների սկզբունքները, ինչպես նաև օպտիկայի աստղագիտական հետևանքները, ինչպիսիք են պարալլաքսը և երկնային մարմինների տեսանելի չափերը։Astronomiae Pars Optica-ն ընդհանուր առմամբ ճանաչվում է որպես ժամանակակից օպտիկայի հիմնաքար (չնայած բեկման օրենքը ակնհայտորեն բացակայում է)։

Վիլեբրորդ Սնելյուսը (1580–1626) 1621 թվականին հայտնաբերեց բեկման մաթեմատիկական օրենքը, որն այժմ հայտնի է որպես Սնելի օրենք: Հետագայում Ռենե Դեկարտը (1596–1650)՝ օգտագործելով երկրաչափական կառուցվածքը և բեկման օրենքը (հայտնի է նաև որպես Դեկարտի օրենք), ցույց տվեց, որ ծիածանի անկյունային շառավիղը 42° է (այսինքն՝ ծիածանի եզրով և ծիածանի կենտրոնով աչքի մոտ ձգվող անկյունը 42° է): Նա նաև անկախ կերպով հայտնաբերեց բեկման օրենքը, և նրա օպտիկայի մասին ակնարկը այս օրենքի առաջին հրապարակված հիշատակումն էր։

Քրիստիան Հյուգենսը (1629–1695) օպտիկայի ոլորտում գրել է մի շարք աշխատանքներ։ Դրանց թվում են «Opera reliqua» (նաև հայտնի է որպես Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma) և «Լույսի մասին տրակտատ»։

Իսահակ Նյուտոնը (1643–1727) ուսումնասիրել է լույսի բեկումը՝ ցույց տալով, որ պրիզման կարող է սպիտակ լույսը քայքայել գույների սպեկտրի, և որ ոսպնյակը և երկրորդ պրիզման կարող են բազմագույն սպեկտրը վերակազմավորել սպիտակ լույսի: Նա նաև ցույց է տվել, որ գունավոր լույսը չի փոխում իր հատկությունները՝ գունավոր ճառագայթը առանձնացնելով և այն տարբեր առարկաների վրա ուղղելով:Նյուտոնը նկատեց, որ անկախ նրանից՝ լույսը արտացոլվում, ցրվում կամ փոխանցվում է, այն պահպանում է նույն գույնը։ Այսպիսով, նա եզրակացրեց, որ գույնը առարկաների արդեն գունավոր լույսի հետ փոխազդեցության արդյունք է, այլ ոչ թե առարկաների կողմից գույնի ինքնուրույն ստեղծման արդյունք:Սա հայտնի է որպես Նյուտոնի գույնի տեսություն։ Այս աշխատանքից նա եզրակացրեց, որ ցանկացած բեկող աստղադիտակ կտուժի լույսի գույների ցրումից:Նա հորինել է անդրադարձնող աստղադիտակ (այսօր հայտնի է որպես Նյուտոնյան աստղադիտակ),որը ցույց տվեց, որ պատկեր ստանալու համար հայելու կիրառումը շրջանցում է այդ խնդիրը։1671 թվականին Թագավորական ընկերությունը խնդրել է ցուցադրել նրա անդրադարձնող աստղադիտակը: Նրանց հետաքրքրությունը նրան խրախուսել է հրապարակել իր «Գույների մասին» նշումները, որոնք նա հետագայում ընդլայնել է իր «Օպտիկա» աշխատության մեջ։Նա պնդում էր, որ լույսը կազմված է մասնիկներից կամ կորպուսկուլներից և բեկվում է՝ արագանալով դեպի ավելի խիտ միջավայր, սակայն նա ստիպված էր դրանք կապել ալիքների հետ՝ լույսի դիֆրակցիան բացատրելու համար(Օպտիկա, Գիրք II, Պնդում XII–L)։Հետագայում ֆիզիկոսները փոխարենը նախընտրեցին լույսի զուտ ալիքային բացատրությունը՝ դիֆրակցիան բացատրելու համար։

1675 թվականի «Լույսի հիպոթեզ» աշխատությունում Նյուտոնը ենթադրեց եթերի գոյությունը մասնիկների միջև ուժեր փոխանցելու համար։ 1704 թվականին Նյուտոնը հրատարակեց «Օպտիկա»-ն, որտեղ շարադրում էր իր կորպուսկուլյար լույսի տեսությունը։Նա լույսը համարում էր չափազանց նուրբ մասնիկներից կազմված, որ սովորական նյութը կազմված է ավելի կոպիտ մասնիկներից և ենթադրում էր, որ մի տեսակ ալքիմիական փոխակերպման միջոցով «Մի՞թե կոպիտ մարմիններն ու Լույսը չեն կարող փոխակերպվել միմյանց, ... և մի՞թե մարմինները չեն կարող իրենց ակտիվության մեծ մասը ստանալ դրանց կազմի մեջ մտնող Լույսի մասնիկներից»։ Նյուտոնը նաև առաջինն էր, որ նկարագրեց պրիզմաների օգտագործումը որպես ճառագայթային ընդարձակիչներ և բազմակի պրիզմայով զանգվածներ, որոնք հետագայում կդառնային վաղ կարգավորվող լազերների մշակման անբաժանելի մասը։

### Դիֆրակցիոն օպտիկա
[աջից|մինի|TԹոմաս Յանգի ինտերֆերենցիայի ուրվագիծը՝ հիմնված ջրային ալիքների դիտարկումների վրա, որը նա ներկայացրել է [Լոնդոնի թագավորական ընկերություն|Թագավորական ընկերությանը]]
Լույսի դիֆրակցիայի հետևանքները ուշադիր դիտարկվել և բնութագրվել են Ֆրանչեսկո Մարիա Գրիմալդիի կողմից, ով նաև ստեղծել է դիֆրակցիա տերմինը՝ լատիներեն diffringere բառից, որը նշանակում է «կտորների բաժանվել», որը վերաբերում է լույսի տարբեր ուղղություններով բաժանմանը:Գրիմալդիի դիտարկումների արդյունքները հրապարակվել են հետմահու՝ 1665 թվականին: Իսահակ Նյուտոնը ուսումնասիրել է այս հետևանքները և դրանք վերագրել լույսի ճառագայթների թեքմանը: Ջեյմս Գրեգորին (1638–1675) դիտարկել է թռչնի փետուրի առաջացրած դիֆրակցիոն օրինաչափությունները, որը, ըստ էության, առաջին դիֆրակցիոն ցանցն էր:1803 թվականին Թոմաս Յունգը ցույց է տվել ջրային ալիքների ինտերֆերենցիան ալիքային բաքում և նկարագրել է արևի լույսով լուսավորված երկու մոտիկից իրարից հեռու գտնվող ճեղքերից առաջացող դիֆրակցիոն հետևանքները: Նա եզրակացրել է, որ լույսը պետք է տարածվի ալիքների տեսքով:Օգոստին-Ժան Ֆրեսնելն 1815 և 1818 թվականներին հրապարակեց դիֆրակցիայի ազդեցիկ մաթեմատիկական ձևակերպումը և այդպիսով մեծ աջակցություն ցուցաբերեց Քրիստիան Հյույգենսի առաջ քաշած և Թոմաս Յունգի կողմից վերակենդանացված լույսի ալիքային տեսությանը՝ ընդդեմ Նյուտոնի մասնիկային տեսության։

## Լինզաներ և լինզաների պատրաստում
Չնայած վիճելի լինելուն, հնագիտական ​​​​ապացույցներ են ներկայացվել լինզաների օգտագործման վերաբերյալ հին ժամանակներում մի քանի հազարամյակների ընթացքում: Առաջ է քաշվել այն ենթադրությունը, որ Եգիպտոսի Հին Թագավորության (մ.թ.ա. մոտ 2686–2181) հիերոգլիֆներում ապակե ակնոցները ֆունկցիոնալ պարզ ապակե մենիսկային լինզաներ էին: Այսպես կոչված Նիմրուդի լինզան, որը մ.թ.ա. 7-րդ դարի ժայռային բյուրեղյա արտեֆակտ է, կարող է օգտագործվել որպես խոշորացույց, չնայած այն կարող էր պարզապես զարդարանք լինել։

Մեծացման մասին ամենավաղ գրավոր հիշատակումը վերաբերում է մ.թ. 1-ին դարին, երբ կայսր Ներոնի դաստիարակ Սենեկա Կրտսերը գրել է. «Տառերը, որքան էլ փոքր և անորոշ լինեն, մեծացված և ավելի հստակ երևում են ջրով լցված գնդիկի կամ բաժակի միջով»։ Ասում են նաև, որ կայսր Ներոնը դիտել է գլադիատորական խաղերը՝ օգտագործելով զմրուխտ որպես ուղղիչ ոսպնյակ:

Իբն ալ-Հայթամը (Ալհասեն) իր 11-րդ դարի «Օպտիկայի գիրք»-ում (մ.թ. 1021) գրել է անցքավոր, գոգավոր ոսպնյակների և խոշորացույցների ազդեցության մասին։ Անգլիացի վանական Ռոջեր Բեկոնը 1260-ական կամ 1270-ական թվականներին գրել է օպտիկայի վերաբերյալ աշխատություններ, որոնք մասամբ հիմնված էին արաբ գրողների աշխատանքների վրա, որոնք նկարագրում էին տեսողության համար ուղղիչ ոսպնյակների և այրվող ակնոցների գործառույթը։ Այս հատորները ավելի մեծ հրատարակության ուրվագծեր էին, որը երբեք չի հրատարակվել, ուստի նրա գաղափարները երբեք զանգվածային տարածում չեն գտել:

11-րդ և 13-րդ դարերի միջև ընկած ժամանակահատվածում հորինվեցին այսպես կոչված «ընթերցանության քարերը»։ Հաճախ վանականների կողմից ձեռագրերը լուսավորելու համար օգտագործվող պարզունակ հարթ-ուռուցիկ ոսպնյակներ էին, որոնք սկզբում պատրաստվում էին ապակե գունդը կիսով չափ կտրելով։Քարերի հետ փորձարկումների ընթացքում աստիճանաբար պարզ դարձավ, որ  ա մակերեսային ոսպնյակները մեծացնում են պատկերը ավելի արդյունավետ:Մոտավորապես 1286 թվականին, հնարավոր է՝ Իտալիայի Պիզայում, պատրաստվեց ակնոցների առաջին զույգը, չնայած պարզ չէ, թե ով էր գյուտարարը։

Առաջին հայտնի գործող աստղադիտակները բեկող աստղադիտակներն էին, որոնք հայտնվեցին Նիդեռլանդներում 1608 թվականին։ Դրանց գյուտարարը անհայտ է. Հանս Լիպերշեյը այդ տարի դիմեց առաջին արտոնագրի համար, որին երկու շաբաթ անց արտոնագրի դիմում ներկայացրեց Ալկմարից Հակոբ Մետիուսը (երկուսին էլ արտոնագիր չի տրվել, քանի որ այդ ժամանակ սարքի օրինակները կարծես, շատ էին)։Գալիլեոն հաջորդ տարի զգալիորեն բարելավեց այս նախագծերը։ Իսահակ Նյուտոնին է վերագրվում առաջին ֆունկցիոնալ անդրադարձնող աստղադիտակի՝ իր Նյուտոնյան անդրադարձիչի կառուցումը 1668 թվականին։

Բարդ մանրադիտակների ամենավաղ հայտնի օրինակները, որոնք համատեղում են օբյեկտիվը նմուշի մոտ գտնվող ակնոցի հետ՝ իրական պատկերը դիտելու համար, հայտնվել են Եվրոպայում մոտ 1620 թվականին: Նորից պնդումները պտտվում են Նիդերլանդներում ակնոցներ պատրաստող կենտրոնների շուրջ՝ ներառյալ պնդումները, որ այն հորինվել է 1590 թվականին Զախարիաս Յանսենի և/կամ նրա հոր՝ Հանս Մարտենսի կողմից, պնդումները, որ այն հորինել է մրցակից ակնոցագործ Հանս Լիպպերշեյը, և պնդումները, որ այն հորինել է  արտագաղթած Կոռնելիուս Դրեբլը, ում մասին նշվում է, որ 1619 թվականին Լոնդոնում ունեցել է իր սեփական տարբերակը։

Գալիլեո Գալիլեյը (երբեմն նաև նշվում է որպես բարդ մանրադիտակի գյուտարար) կարծես թե 1609 թվականից հետո հայտնաբերել է, որ կարող է իր աստղադիտակը մոտ կենտրոնացնել՝ փոքր առարկաներ դիտելու համար,և Դրեբելի կողմից կառուցված բարդ մանրադիտակը 1624 թվականին Հռոմում ցուցադրելուց հետո կառուցել է իր սեփական բարելավված տարբերակը: «Մանրադիտակ» անվանումը հորինել է Ջովանի Ֆաբերը, ով այդ անունը տվել է Գալիլեո Գալիլեյի բարդ մանրադիտակին 1625 թվականին։

## Քվանտային օպտիկա
Լույսը բաղկացած է ֆոտոններ կոչվող մասնիկներից և, հետևաբար, բնույթով քվանտացված է։ Քվանտային օպտիկան լույսի՝ որպես քվանտացված ֆոտոնների, բնույթի և ազդեցությունների ուսումնասիրությունն է։Առաջին ցուցմունքը, որ լույսը կարող է լինել քվանտացված, եկավ Մաքս Պլանկից 1899 թվականին, երբ նա ճիշտ մոդելավորեց սև մարմնի ճառագայթումը՝ ենթադրելով, որ լույսի և նյութի միջև էներգիայի փոխանակությունը տեղի է ունենում միայն առանձին չափաբաժիններով, որոնք նա անվանեց քվանտներ։Ակնհայտ էր՝ արդյոք այդ դիսկրետության աղբյուրը նյութն էր, թե՞ լույսը։ 1905 թվականին Ալբերտ Այնշտայնը հրապարակեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի տեսությունը։ Պարզվեց, որ էֆեկտի միակ հնարավոր բացատրությունը լույսի քվանտացումն էր։Ավելի ուշ Նիլս Բորը ցույց տվեց, որ ատոմները կարող են արձակել միայն առանձին քանակությամբ էներգիա։Այս զարգացումներից բխող լույսի և նյութի միջև փոխազդեցության հասկացողությունը ոչ միայն հիմք հանդիսացավ քվանտային օպտիկայի համար, այլև կարևոր դեր խաղաց քվանտային մեխանիկայի զարգացման գործում։ Այնուամենայնիվ, քվանտային մեխանիկայի այն ենթաոլորտները, որոնք զբաղվում էին նյութի և լույսի փոխազդեցությամբ, հիմնականում համարվում էին նյութի, այլ ոչ թե լույսի հետազոտություններ, ուստի ավելի շատ խոսվում էր ատոմային ֆիզիկայի և քվանտային էլեկտրոնիկայի մասին։

Սա փոխվեց 1953 թվականին մազերի և 1960 թվականին լազերի գյուտով։ Լազերային գիտությունը՝ այս սարքերի սկզբունքների, նախագծման և կիրառման հետազոտությունները, դարձավ կարևոր ոլորտ, և լազերի սկզբունքների հիմքում ընկած քվանտային մեխանիկան այժմ ուսումնասիրվում էր լույսի հատկությունների վրա ավելի մեծ շեշտադրմամբ, և քվանտային օպտիկա անվանումը դարձավ տարածված։

Քանի որ լազերային գիտությանը անհրաժեշտ էին հուսալի տեսական հիմքեր, և նաև այն պատճառով, որ այս ոլորտում հետազոտությունները շուտով շատ արդյունավետ եղան, քվանտային օպտիկայի նկատմամբ հետաքրքրությունը մեծացավ:Դիրակի քվանտային դաշտի տեսության աշխատանքներից հետո Ջորջ Սուդարշանը, Ռոյ Ջ. Գլաուբերը և Լեոնարդ Մանդելը 1950-ական և 1960-ական թվականներին կիրառեցին քվանտային տեսությունը էլեկտրամագնիսական դաշտի վրա՝ լուսադետեկտորի և լույսի վիճակագրության ավելի մանրամասն պատկերացում կազմելու համար(տես՝ համակցվածության աստիճան)։ Սա հանգեցրեց կոհերենտ վիճակի ներդրմանը որպես լազերային լույսի քվանտային նկարագրություն և այն գիտակցմանը, որ լույսի որոշ վիճակներ չեն կարող նկարագրվել դասական ալիքներով:1977 թվականին Քիմբլը և այլք ցուցադրեցին առաջին լույսի աղբյուրը, որը պահանջում էր քվանտային նկարագրություն՝ մեկ ատոմ, որը մեկ անգամ մեկ ֆոտոն էր արտանետում։Շուտով առաջարկվեց լույսի մեկ այլ քվանտային վիճակ, որն ուներ որոշակի առավելություններ ցանկացած դասական վիճակի նկատմամբ՝ սեղմված լույսը:Միևնույն ժամանակ, կարճ և գերկարճ լազերային իմպուլսների մշակումը՝ ստեղծված Q-փոխարկման և ռեժիմի կողպման տեխնիկաներով, բացեց ճանապարհը անհավանականորեն արագ («գերարագ») պրոցեսների ուսումնասիրության համար:Հայտնաբերվել են պինդ մարմնի հետազոտությունների կիրառությունները (օրինակ՝ Ռամանի սպեկտրոսկոպիա), և ուսումնասիրվել են լույսի մեխանիկական ուժերը նյութի վրա:Վերջինս հանգեցրեց ատոմների ամպերի կամ նույնիսկ փոքր կենսաբանական նմուշների լևիտացիային և դիրքավորմանը օպտիկական թակարդում կամ օպտիկական աքցանումներում՝ լազերային ճառագայթի միջոցով։Սա, Դոպլերի սառեցման հետ միասին, կարևորագույն տեխնոլոգիա էր, որը անհրաժեշտ էր հայտնի Բոզե-Այնշտեյնի խտացմանը հասնելու համար։

Այլ ուշագրավ արդյունքներ են քվանտային խճճվածքի, քվանտային տելեպորտացիայի և (վերջերս՝ 1995 թվականին) քվանտային տրամաբանության դարպասների ցուցադրումը: Վերջիններս մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում քվանտային տեղեկատվության տեսության մեջ, որը մասամբ ծագել է քվանտային օպտիկայից, մասամբ՝ տեսական համակարգչային գիտությունից։

Քվանտային օպտիկայի հետազոտողների շրջանում այսօրվա հետաքրքրության ոլորտներն են պարամետրիկ ներքևի փոխակերպումը, պարամետրիկ տատանումները, նույնիսկ ավելի կարճ (ատոտոսայրկյանային) լույսի իմպուլսները, քվանտային օպտիկայի օգտագործումը քվանտային տեղեկատվության համար, առանձին ատոմների և Բոզե-Այնշտեյնի խտացումների մանիպուլյացիան, դրանց կիրառումը և դրանց մանիպուլյացիայի եղանակը (ենթաոլորտ, որը հաճախ անվանում են ատոմային օպտիկա):

## Ծանոթագրություններ

*

## Գրականություն
* .
* .
* .

## Արտաքին հղումներ

* 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 BB).
* 
* 

Կատեգորիա:Գիտությունների պատմություն
Կատեգորիա:Օպտիկա
Կատեգորիա:Ֆիզիկայի պատմություն