Optică
Optica este ramura electromagnetismului care descrie comportamentul și proprietățile luminii și interacțiunea acesteia cu materia ( fotometria ). Optica se ocupă de ceea ce se numește fenomene optice , pe de o parte pentru a le explica și pe de altă parte pentru a obține rezultate experimentale care îi permit să crească ca disciplină fenomenologică și de modelare . Există trei ramuri ale opticii: optica geometrică , optica fizică și optica cuantică .
Istorie
Primele teorii despre funcționarea ochiului , a luminii și a imaginilor datează din Grecia antică, în special a lui Pitagora care, în secolul al VI-lea î.Hr. , a susținut că ochiul a trimis raze vizuale, gândite ca linii drepte, pentru a explora mediul extern. Spre deosebire de el, atomiștii și în special Democrit au gândit: teoria lor consta din simulacre sau idoli emiși de obiecte și primiți de ochi.
În jurul anului 300 î.Hr. Euclid , susținând teoriile lui Pitagora, a reorganizat teoriile opticii într-un tratat, în care a explicat și legile reflecției: a dat viață de fapt opticii geometrice .
În secolele următoare, optica geometrică a fost dezvoltată, atât în lumea occidentală (în special de Claudius Ptolemeu în secolul al II-lea ), cât și în cea islamică , de exemplu cu contribuțiile notabile ale lui Ibn Sahl și Alhazen . Aceasta din urmă este ideea că fiecare punct emite raze infinite de lumină, dar numai conul de raze care converg în ochi determină vederea. Teoriile sale au fost aduse în Occident în secolul al XIII-lea de călugărul polonez Vitellione .
Datorită muncii lui Alhazen, starețul Francesco Maurolico din Messina a reușit să ofere o explicație a funcționării ochiului, a modului în care imaginile sunt focalizate pe retină prin lentile. Kepler , în 1604 , a reluat lucrarea starețului în Ad Vitellionem paralipomena („Adăugări la Perspectiva lui Witelo ”), expunând ceea ce este, cu câteva modificări, optica geometrică modernă. Paralipomena a fost integrată (din nou de Kepler) în 1610 cu Dioptrice , în care a inserat partea de optică referitoare la lentile .
Ulterior, Snell a derivat experimental legile refracției , în același timp cu René Descartes, care a încercat să le explice ipotezând lumina ca corpusculi cu mișcare rapidă.
În 1665 , iezuitul Francesco Maria Grimaldi a observat (în Physico-Mathesis de lumine, coloribus et iride ) fenomenul difracției . Aceasta a dat naștere unei dezbateri care a durat secole despre natura corpusculară sau de undă a luminii : prima susținută de Isaac Newton în Opticks ( 1704 ), a doua de Christiaan Huygens în Traité de la lumière ( Tratat despre lumină , 1690 ), unde a susținut că lumina consta în mișcarea ondulatorie a eterului .
Inițial, teoria corpusculară a prevalat, până când experimentele de interferență ale lui Thomas Young din 1801, urmate de studiile lui Augustin-Jean Fresnel și măsurarea vitezei luminii de către Foucault , nu au adus dovezi abundente ale validității acesteia.
În 1873 Maxwell a demonstrat teoretic natura electromagnetică a luminii, confirmată de observația lui Heinrich Rudolf Hertz asupra undelor electromagnetice, altele decât lumina, în 1887 .
Câțiva ani mai târziu (în 1900 ) Max Planck a forțat teoriile opticii la o nouă cotitură, demonstrând că radiația electromagnetică trebuia emisă sub formă de cantități finite de energie, cuantă . Cinci ani mai târziu, Albert Einstein a dovedit că lumina se comportă ca niște corpusculi mici, numiți fotoni .
De asemenea, Einstein , în același an ( 1905 ) a dezvoltat teoria relativității , făcând ipoteza existenței eterului de prisos.
Rezolvarea problemei luminii ca particulă sau undă a fost rezolvată câțiva ani mai târziu cu dezvoltarea mecanicii cuantice , care a explicat modul în care lumina se comportă atât ca particulă, cât și ca undă electromagnetică, în funcție de aparatul experimental setat sus ( principiul complementarității ).
Descriere
Optica studiază de obicei comportamentul radiațiilor cu frecvențele vizibilului , infraroșu și ultraviolet ; cu toate acestea, fenomene analoage se întâlnesc în frecvențele razelor X , în microunde , unde radio (sau frecvențe radio ) și în alte game de radiații electromagnetice . Optica, în primul rând și în sens clasic, poate fi, prin urmare, considerată ca o parte a electromagnetismului . Apoi, există fenomene optice care depind de natura cuantică a luminii și care necesită instrumente și rezultate ale mecanicii cuantice ( fotonică , optică cuantică și microfotonică ).
Optica este totuși un sector destul de separat de comunitățile fizice . Are asociații proprii, conferințe și propria identitate. Aspectele mai strict științifice ale sectorului se încadrează adesea în termenii de știință optică sau fizică optică , în timp ce studiile de optică aplicată sunt referite la ingineria optică. În plus, aplicațiile ingineriei optice la sistemele de iluminat sunt atribuite ingineriei de iluminat . Fiecare dintre aceste sectoare disciplinare tinde să difere de celelalte în aplicații, abilități tehnice și registre profesionale .
Având în vedere intervențiile extinse ale științei luminii în aplicațiile din lumea reală, aria științei optice și a ingineriei optice prezintă caracteristici interdisciplinare marcate. Există numeroase domenii disciplinare în care se întâlnesc influențe puternice și contribuții decisive ale științei optice: inginerie electrică , fizică , psihologie , medicină , științe ale Pământului etc.
Optica în viața de zi cu zi
Multe fenomene, cum ar fi curcubee , halouri solare , apariții ale zânei Morgana , alte miraje și manifestările mai puțin obișnuite ale razei verzi și ale luminii nordice , se explică prin teoriile fizice ale luminii și teoriile percepției care sunt de obicei incluse în Optică.
Optică fără imagini
O nouă formă de optică este optica fără imagini în care în principal concentratorul fără focalizare destinat transmiterii radiației solare în bucătăriile din țările tropicale și fibra optică destinată transportului de date sau achiziționării de imagini în endoscopie cu utilizarea unui fibră fără imagini pentru fiecare pixel .
Această nouă ramură va fi destinată în viitor realizării de computere optice mult mai puternice decât cele actuale.
Notă
- ^ Jacques Ozanam , Jean Etienne Montucla , Recreații în matematică și filozofie naturală , 1814.
- ^ Michele Emmer, Imagine Math: Between Culture and Mathematics , Springer Science & Business Media, 2012.
Bibliografie
- Enciclopedia CUNOAȘTERII , pe Sapere.it . Accesat la 2 septembrie 2007 .
- Claudio Oleari, Andrea Peri, carduri OPTICS, 2006.
- ( FR ) Catherine Chevalley, Les fondements de optique moderne: Paralipomènes à Vitellion (1604) . Paris, 1980.
- ( EN ) Grant R. Fowles (1989): Introduction to Modern Optics , Dover, ISBN 0-486-65957-7 , pp. 336
- ( EN ) Leonard Mandel, Emil Wolf (1996): Coherence Optical and Quantum Optics , Cambridge University Press, ISBN 0-521-41711-2 , pp. 1192
- ( EN ) Nicolaas Bloembergen (1996): Nonlinear Optics , World Scientific, ISBN 981-02-2599-7 , pp. 188
- ( EN ) Max Born , Emil Wolf (1999): Principiile opticii: teoria electromagnetică a propagării, interferenței și difracției luminii , Cambridge University Press, ISBN 0-521-64222-1 , pp. 986
- ( EN ) Bruno Rossi Optics , Addison-Wesley, 1957.
Elemente conexe
- Fotografie
- Fotonica
- Obiectiv
- Microfotonica
- Nano-optică
- Ochelari de vedere
- Optic
- Microscop optic
- Telescop
- Telescop
- Aberație optică
- Optică geometrică
- Optică fizică
- Optică neliniară
- Optică cuantică
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de optică
linkuri externe
- Optică , pe Sapienza.it , De Agostini .
- ( EN ) Optics , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- ( RO ) Lucrări referitoare la optică , pe Open Library , Internet Archive .
| Controlul autorității | Thesaurus BNCF 10814 · LCCN (RO) sh85095181 · GND (DE) 4043650-0 · BNF (FR) cb11976012r (data) · NDL (RO, JA) 00566143 |
|---|
