Ce este optica? Definiție în fizică

Democritul de la Abdera, care a trăit în secolul al V-lea î.Hr., și-a exprimat opinia că totul în această lume este condiționat, doar atomii și golurile sunt realitate. Documentele istorice conservate confirmă autoritatea sa de conceptul de lumină ca un flux de particule care sunt înzestrate cu anumite proprietăți fizice. Dar conceptul de "optică" va apărea mai târziu. Semințele lui Democritus de la Abdera, însămânțate în procesul de înțelegere a structurii luminii, au dat germenii lor.

Istoria originii cuvântului optică

În secolul al III-lea î.Hr., învățatul antic grec Euclid formulează legile propagării luminii în tratatul "Optica". De fapt, acest eveniment poate fi considerat nașterea unei optici geometrice (sau lineare). După apariția unei încercări de a sistematiza cunoștințele despre proprietățile luminii, au trecut multe secole înainte ca un set de teorii și legi să se transforme în știință.

O problemă nerezolvată pentru mult timp a rămas natura originii culorii. Sa argumentat că culoarea - este un amestec de lumină și întuneric în proporții diferite (Aristotel), precum versiunea varierea vitezei de rotație a particulelor de lumină (Descartes).

O descoperire reală a fost descoperirea secolului al XVII-lea în domeniul opticii undelor. Dar construcția unei versiuni a opțiunii, care explică existența difracției, a interferențelor și a altor proprietăți ale luminii, nu a existat. Dominanța teoriei corpusulare a originii luminii a fost zdruncinată de Newton. El era conștient de avantajele și dezavantajele atât a teoriilor corpusulare cât și a valurilor.

De aceea, în tratatul său "Optica", o descriere detaliată a modelului matematic al teoriei luminii corpusulare-lumină. Conceptele de bază ale opțiunii (val sau fizic) sunt construite pe modele newtoniene. Descrierea propagării undelor luminoase conține principiul Huygens-Fresnel, care a devenit baza dezvoltării teoriei fizice.

Numai la începutul secolului al XIX-lea, optica clasică și-a câștigat trăsăturile, recunoscute de contemporani, și au apărut ca o știință.

Semnificația termenului

Termenul de origine greacă (ὀpi-tau-iota-kappa-ή - doctrina percepției vizuale) în viața modernă are mai multe interpretări: o secțiune a unei științe ca fizica, și în mod frecvent utilizate în viața de zi cu zi, sensul colectiv.

Ce este optica ca un domeniu al fizicii? Această secțiune, care examinează caracteristicile propagării luminii în diferite condiții de mediu și interacțiunea cu diferite substanțe. Definiția opțiunii în fizică se bazează pe fenomenele studiate, deci există o diviziune în optica clasică și cuantică. În același timp, prima vedere este reprezentată de secțiuni geometrice (raze) și fizice (val).

Semnificația cuvântului optic în viața de zi cu zi este de natură colectivă și se referă la instrumentele, instrumentele în care sunt folosite legile științei descrise mai sus.

Optica ca ramură a științei

Câmpul fizicii care investighează propagarea undelor electromagnetice de o gamă largă (vizibile, infraroșu, ultraviolete, raze X și raze gamma). Proprietățile și caracteristicile sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Varietatea secțiunilor optice corespunde numărului de procese investigate:

Clasificarea secțiunii optice corespunde dezvoltării istorice a teoriei proprietăților luminii:

• geometric - secolul III î.Hr. (Euclid);
• fizic - secolul 17 (Huygens);
• cuantum - secolul XX (Planck).

Optica geometrică sau euclidiană

În secolul III î.Hr., oamenii de știință erau mai interesați de legile propagării luminii decât de natura ei. Prin urmare, definiția opticii ca știință a propagării unui fascicul de lumină într-un mediu omogen.

Studiind mișcarea fasciculului de lumină, a fost posibil să se clarifice multe fenomene: formarea de curcubeu, miraje, curbură a razelor. Metodele de optică geometrică sunt folosite de contemporani în proiectarea diferitelor instrumente optice.

Caracteristicile opticelor de raze constau în înregistrarea și studierea razei care intră sub unghiuri mici față de axă, ceea ce duce la simplificarea calculelor teoretice. Acest efect se numește aproximarea paraxială, utilizată în multe dispozitive optice.

Optica fizică

Doctrina fenomenului valurilor fenomenelor a apărut din numeroase observații și experimente care nu se încadrează în descrierea teoriei propagării fasciculului. Care este optica valurilor? Acesta este adesea denumit Huygens, totuși, fizicianul olandez a rezumat mai degrabă constatările contemporanilor decât a descoperit noi legi. Acest fapt nu aduce atingere contribuției sale la dezvoltarea industriei.

Baza pentru apariția principiului Huygens-Fresnel cunoscut astăzi a fost operele oamenilor de știință mai puțin faimoși Robert Hooke și Isaac Newton. Tratatul "Optica" al acestuia din urmă poate fi privit ca o încercare de a unifica împreună teoriile corpusculare și valurile existente în acel timp.

Trebuie remarcat faptul că optica fizică, care studiază distribuția impulsurilor complexe prin intermediul sistemelor optice, luând în considerare amplitudinea și faza undei, a apărut abia la începutul secolului al XIX-lea. În prezent, în această secțiune de optică, calculele sunt sistematizate pentru o descriere mai completă a modelelor luate în considerare.

Optica cuantică

Ce este optica fotonică? Ideea de a descrie câmpul electromagnetic cu ajutorul unor cante la începutul secolului al XX-lea a fost prezentată de Max Planck. El a sugerat că emisia de lumină are loc în anumite părți - quanta. Mai târziu, sa dovedit că nu numai că este radiată parțial, dar și absorbită. Acest lucru ia permis lui Albert Einstein să tragă o concluzie despre structura discretă a luminii.

După ceva timp, au început de asteptare fotonii cuante de lumină, iar debitul a fost considerat ca un grup de particule. Astfel, în lumina opticii cuantice și considerat ca un val și simultan ca un flux de particule, deoarece fenomene precum difracție și interferență nu pot fi explicate prin intermediul fluxului fotonic.

La mijlocul secolului al XX-lea, experimentul Brown-Twiss a făcut posibilă clarificarea domeniului de aplicare a opțiunii cuantice. Ei au demonstrat că un anumit număr de surse de lumină care emit fotoni la doi fotodetectori, care dau un semnal acustic despre înregistrarea particulelor, pot cauza funcționarea simultană a aparatului. Experimentul a fost realizat cu diferite surse de lumină.

După aceasta, concluzii cu privire la existența perechii de lumina cu corelare de fotoni (pentru surse cu semnal de acționare simultană la receptor) și particule ușoare antibunching (pentru surse care nu sunt permise pentru a realiza acționarea simultană a receptoarelor) au fost realizate.

Experiența a demonstrat împărțirea luminii în două și un foton. Prin urmare, putem concluziona că există stări de lumină care nu pot fi explicate cu ajutorul opticii clasice, ele sunt numite nonclassical. Dezvoltarea aplicării practice a luminii neclasice conduce la rezultate izbitoare. Prin urmare, optica cuantică este o direcție modernă cu posibilități extinse de studiu și de aplicare.

Optica fiziologică

Această secțiune este considerată interdisciplinară din mai multe motive. Având în vedere legile opticei, se bazează pe științe precum biofizica, biochimia, psihologia percepției vizuale, psihologia vârstei și fiziologia. Are o direcție practică. Toate elementele aparatului vizual sunt supuse studiului. Atenția este acordată fenomenelor rare, de exemplu iluzia optică.

Rezultatele cercetării sunt utilizate în medicină, fiziologie, tehnologie optică, industria cinematografică.

Optica. Ce pot să cumpăr?

La nivelul gospodăriei, optica este adesea folosită ca denumirea unui magazin. Firește, poate cumpăra o varietate de dispozitive pentru tehnica optică - ochelari, lentile, mecanisme care să corecteze și să protejeze vederea. În stadiul actual, echipamentul acestor unități permite localizarea pe teren a acuității vizuale, a problemelor existente și a metodelor de eliminare a acestora. Ridicați lentilele cu efectul dorit și faceți o comandă sau cumpărați un produs finit.

În concluzie

După multe secole, putem vedea că Democrit din Abdera era încă dreptate particulelor și golurile, și existența sau absența restului fiecărei persoane se decide.