بصريات
نظرة تاريخية

بدأت البصريات مع تطوير العدسات من قبل قدماء المصريين وبلاد الرافدين. يرجع تاريخ أقدم العدسات المعروفة، المصنوعة من الكريستال المصقول، غالبًا من الكوارتز، إلى عام 2000 قبل الميلاد في جزيرة كريت (المتحف الأثري في هيراكليون، اليونان). يعود تاريخ العدسات من رودس نحو 700 قبل الميلاد، وكذلك العدسات الآشورية مثل عدسة نمرود. قام الرومان واليونانيون القدماء بملء الكرات الزجاجية بالماء لصنع العدسات. وأعقب هذه التطورات العملية تطور نظريات الضوء والرؤية لدى الفلاسفة اليونانيين والهنديين القدماء، وتطور البصريات الهندسية في العالم اليوناني الروماني.
انقسمت الفلسفة اليونانية في مجال البصريات إلى نظريتين متعارضتين حول آلية الرؤية، نظرية الولوج ونظرية الانبعاث. وفقًا لنظرية الولوج، تبعث الأجسام نسخًا من نفسها (تُسمى eidola) باتجاه بالعين. يبدو أن لهذه النظرية، مع العديد من مؤيديها، ومن بينهم ديمقريطس وأبيقور وأرسطو وأتباعهم، بعض الصلة مع النظريات الحديثة حول ماهية الرؤية الحقيقية، لكنها ظلت مجرد تكهنات تفتقر إلى أي أساس تجريبي.
صاغ أفلاطون لأول مرة نظرية الانبعاث، وهي فكرة أن الإدراك البصري يتم عن طريق الأشعة المنبعثة من العين. علق أيضًا على آلية عكس المرايا للأجسام في كتاب طيماوس. بعد نحو مئة عام، كتب إقليدس (بين القرنين الرابع والثالث قبل الميلاد) أطروحة بعنوان البصريات، حيث ربط الرؤية بالهندسة، مؤسسًا علم البصريات الهندسية. بنى عمله على نظرية الانبعاث لأفلاطون حيث وصف القواعد الرياضية للمنظور ووصف تأثيرات الانكسار نوعيًا، على الرغم من أنه شكك في أن شعاع الضوء من العين يمكن أن يضيء النجوم على الفور في كل مرة يرمش فيها شخص ما. ذكر إقليدس مبدأ أقصر مسار للضوء، واعتبر الانعكاسات المتعددة على المرايا المسطحة والكروية. طرح بطليموس، في أطروحته البصريات، نظرية الامتداد والدخول للرؤية: الأشعة (أو التدفق) من العين شكلت مخروطًا، قمته داخل العين، وتحدد قاعدته المجال البصري. وفقًا لهذه النظرية، الأشعة حساسة، وتنقل المعلومات إلى عقل الراصد حول مسافة الأسطح واتجاهها. لخص بطليموس الكثير من أفكار إقليدس واستمر في وصف طريقة لقياس زاوية الانكسار، على الرغم من أنه فشل في رصد العلاقة التجريبية بينها وبين زاوية السقوط. وصف بلوتارخ (بين القرنين الأول والثاني بعد الميلاد) الانعكاسات المتعددة على المرايا الكروية وناقش تكون صور مكبرة ومصغرة، حقيقية وخيالية، بما في ذلك حالة عدم تناظر الصور.
خلال العصور الوسطى، أُعيد إحياء الأفكار اليونانية حول البصريات وتوسيع نطاقها من قبل الكُتاب في العالم الإسلامي. كان الكندي (801–873) من أوائل هؤلاء العلماء الذي كتب عن مزايا الأفكار الأرسطية والإقليدية في مجال البصريات، مفضلًا نظرية الانبعاث لأنها يمكن أن تحدد الظواهر البصرية بشكل أفضل. في عام 984، كتب عالم الرياضيات الفارسي ابن سهل أطروحة «حول المرايا والعدسات المحترقة»، واصفًا بشكل صحيح قانون الانكسار المعادل لقانون سنيل. استخدم هذا القانون لحساب الأشكال المثالية للعدسات والمرايا المنحنية. في أوائل القرن الحادي عشر، كتب ابن الهيثم كتاب البصريات الذي استكشف فيه الانعكاس والانكسار واقترح نظامًا جديدًا لتفسير الرؤية والضوء يعتمد على الرصد والتجربة. رفض نظرية الانبعاث، وطرح بدلًا من ذلك فكرة أن الضوء ينعكس في جميع الاتجاهات في خطوط مستقيمة عن جميع الأشياء التي يتم رؤيتها ثم يدخل العين، على الرغم من أنه لم يتمكن من شرح كيفية التقاط العين للأشعة بشكل صحيح. تم تجاهل عمل ابن الهيثم إلى حد كبير في العالم العربي، لكن تمت ترجمة أعماله إلى اللاتينية نحو عام 1200، وقام الراهب البولندي ويتيلو بتلخيص وتوسيعه الترجمات، ما جعل أعماله عن البصريات في أوروبا مرجعًا أساسيًا على مدار الـ 400 عام القادمة.
في القرن الثالث عشر في أوروبا العصور الوسطى، كتب الأسقف الإنجليزي روبرت جروسيتيست عن مجموعة واسعة من المواضيع العلمية، وناقش الضوء من أربع وجهات نظر مختلفة: نظرية المعرفة للضوء وما وراء طبيعة أو النشأة الكونية للضوء ومسببات أو فيزياء الضوء وفلسفة الضوء ولاهوت الضوء، مستندًا على أعمال أرسطو وأفلاطون. كتب تلميذ جروسيتي الأكثر شهرة، روجر بيكون، أعمالًا تستشهد بمجموعة واسعة من الأعمال البصرية والفلسفية المترجمة مؤخرًا، بما في ذلك أعمال ابن سينا وأرسطو وابن رشد وإقليدس والكندي وبطليموس وتايدوس وقسطنطين الأفريقي. استخدم بيكون قطوعًا من كرات زجاجية كعدسات مكبرة لإثبات أن الضوء ينعكس من الأشياء بدلًا من الانبعاث منها.
اختُرعت أولى النظارات يمكن ارتداؤها في إيطاليا نحو عام 1286. كانت هذه بداية الصناعة البصرية لتجليخ وتلميع العدست، أولًا في البندقية وفلورنسا في القرن الثالث عشر، وبعد ذلك في مراكز صنع النظارات في كل من هولندا وألمانيا. ابتكر صانعو النظارات أنواعًا محسنة من العدسات لتصحيح الرؤية استنادًا على المعرفة التجريبية المكتسبة من مراقبة تأثيرات العدسات بدلًا من استخدام النظرية البصرية البدائية السائدة في ذلك الوقت (التي لم تتمكن في المعظم من شرح كيفية عمل النظارات بشكل كافٍ). أدى هذا التطور العملي والإتقان والتجريب في مجال العدسات بشكل مباشر إلى اختراع المجهر الضوئي المركب نحو عام 1595، والتلسكوب الكاسر في عام 1608، كلاهما في مراكز صناعة النظارات في هولندا.