Какво е оптиката? Определение във физиката

Демокрит от Абера, който е живял през V в. Пр.н.е., изрази мнението, че всичко в този свят е условно, а само атомите и пустотата са реалност. Запазени исторически документи, потвърждаващи авторството на концепцията за светлина като поток от частици, които са надарени с определени физически свойства. Но понятието "оптика" ще се появи по-късно. Семената на Демокрит от Абдера, засети в процеса на разбиране на структурата на светлината, дадоха своите кълнове.

История на произхода на думата оптика

През III век пр.н.е. древногръцкият учен Евклид формулира законите на светлинното размножаване в трактата "Оптика". Всъщност, това събитие може да се счита за раждане на геометрична (или линейна) оптика. След появата на опит за систематизиране на знанията за свойствата на светлината, много векове преминаха, преди да се сформира набор от теории и закони в науката.

Нерешен въпрос от дълго време остава естеството на произхода на цвета. Твърди се, че цветът - това е смес от светлина и тъмнина в различни пропорции (Аристотел), както и версията с различна скорост на въртене на леки частици (Декарт).

Истински пробив бе откритията от 17-ти век в областта на вълновата оптика. Но изграждането на вариант на онова, което е оптика, обясняващо съществуването на дифракция, намеса и други свойства на светлината, не съществува. Доминирането на корпускулната теория за произхода на светлината беше разтърсено от Нютон. Той е добре запознат с плюсовете и минусите на корпускулните и вълновите теории.

Ето защо в неговия трактат "Оптика" е описано подробно математическия модел на теорията за светлината на корпускуларната вълна. Основните понятия на оптиката (вълна или физически) са изградени върху нютонови модели. Описанието на размножаването на светлинните вълни съдържа принципа Huygens-Fresnel, който стана основа за развитието на физическата теория.

Едва в началото на XIX в. Класическата оптика придобива своите черти, признати от съвременниците, и се появява като наука.

Смислено значение

Срокът на гръцки произход (ὀpi-тау-йота-Капа-ή - учението за визуалното възприятие) в съвременния живот има няколко интерпретации: секция от науката като физика, и често се използва в ежедневието, колективната смисъла.

Какво представлява оптиката като поле на физиката? Този раздел, който разглежда характеристиките на разпространението на светлина в различни условия на околната среда и взаимодействието с различни вещества. Определението на оптиката във физиката се основава на изследваните явления, така че има разделение на класическата и квантовата оптика. В същото време първият изглед се представя от геометрични (лъчеви) и физически (вълнови) секции.

Смисълът на думата оптика в ежедневието е от колективна природа и се използва като инструмент, инструмент, в който се използват горепосочените закони на науката.

Оптиката като отрасъл на науката

Област на физиката, която изследва разпространението на електромагнитни вълни от широк диапазон (видими, инфрачервени, ултравиолетови, рентгенови и гама лъчи). Характеристиките и характеристиките са дадени в таблицата по-долу.

Разнообразието от сектори на оптиката съответства на броя на изследваните процеси:

Класификацията на раздела за оптика съответства на историческото развитие на теорията за свойствата на светлината:

• геометричен - 3-ти век пр.н.е. (Евклид);
• физически - 17 век (Huygens);
• квант - 20-ти век (Планк).

Геометрична или евклидова оптика

През III век пр.н.е. учените се интересували повече от законите на разпространението на светлината, отколкото от природата. Оттук и определението на оптиката като наука за разпространението на светлинния лъч в хомогенна среда.

Чрез изучаването на движението на светлинния лъч беше възможно да се изяснят много явления: образуването на дъги, миражи, изкривяването на лъчите. Методите на геометричната оптика се използват от съвременниците при проектирането на различни оптични инструменти.

Характеристиките на лъчевата оптика се състоят в записването и изучаването на лъчи, настъпващи при малки ъгли спрямо оста, което води до опростяване на теоретичните изчисления. Този ефект се нарича paraxial approximation, използван в много оптични устройства.

Физическа оптика

Доктрината за вълновата природа на явленията възниква от множество наблюдения и експерименти, които не попадат в описанието на теорията за разпространението на лъча. Каква е оптиката на вълните? Той често се нарича Huygens, но холандският физик по-скоро обобщи констатациите на съвременниците си, отколкото откри нови закони. Този факт не отслабва приноса му за развитието на индустрията.

Основата за появата на принципа Huygens-Fresnel, която днес е известна, е била творбата на не по-малко известни учени Робърт Хук и Исак Нютон. Трактатът "Оптика" на последното може да се разглежда като опит да се обедини едновременно теорията за корпускула и вълната, съществувала по това време.

Трябва да се отбележи, че физическата оптика, която изследва разпределението на сложните импулси посредством оптични системи, отчитайки амплитудата и фазата на вълната, се появи едва в началото на XIX век. Понастоящем в тази част от оптиката изчисленията са систематизирани за по-пълно описание на разглежданите модели.

Квантова оптика

Какво представлява фотонната оптика? Идеята за описване на електромагнитното поле с помощта на кванти в началото на 20 век бе представена от Макс Планк. Той предложи, че излъчването на светлина се случва в определени части - кванти. По-късно беше доказано, че не само частично се излъчват, но и се абсорбират. Това позволи на Алберт Айнщайн да направи заключение за дискретната структура на светлината.

След известно време светлинните фотони започнаха да се наричат ​​фотони, а потокът се смяташе за група частици. По този начин, в светлината на квантовата оптика и разглежда като вълна и едновременно като поток от частици, тъй като тези явления като дифракция и намеса не може да се обясни с помощта на поток фотон.

В средата на 20-ти век експериментът "Браун-Твис" дава възможност да се изясни областта на приложение на квантовата оптика. Те доказаха, че определен брой светлинни източници, излъчващи фотони на два фотодектора, които дават акустичен сигнал за регистрацията на частици, могат да доведат до едновременното действие на апарата. Експериментът се провежда с различни източници на светлина.

След това заключения относно съществуването на двойката светлина с фотонна корелация (за източници с едновременното задействане на сигнала в приемника) и antibunching леки частици (за източници, които никога не са разрешени да се постигне едновременно задействане на приемници) са направени.

Опитът доказва разделянето на светлината на дву- и едно-фотонни. Оттук можем да заключим, че има състояния на светлина, които не могат да бъдат обяснени с помощта на класическата оптика, те се наричат ​​некласически. Развитието на практическото приложение на некласическата светлина води до забележителни резултати. Затова квантовата оптика е модерна посока с широки възможности за изучаване и прилагане.

Физиологична оптика

Този раздел се счита за интердисциплинарен поради редица причини. Като се имат предвид законите на оптиката, той се основава на такива науки като биофизика, биохимия, психология на визуалното възприятие, възрастова психология и физиология. Има практическа посока. Всички елементи на визуалния апарат са подложени на изучаване. Обръща се внимание на редки явления, например, оптична илюзия.

Резултатите от изследванията се използват в медицината, физиологията, оптиката, филмовата индустрия.

Оптика. Какво мога да купя?

На ниво домакинство оптиката често се използва като име на магазин. Естествено, тя може да закупи различни устройства за техническа оптика - стъкла, лещи, механизми, които коригират и защитават зрението. На настоящия етап, оборудването на такива заведения позволява на място да се определи зрителната острота, съществуващите проблеми и методите за елиминирането им. Вземете лещите с желания ефект и направете поръчка или купете готов продукт.

В заключение

След много векове, ние можем да видим, че Демокрит от Абдера все още беше прав за частиците и кухини, както и наличието или отсъствието на останалата част от всеки човек сам решава.