Selitämme mitä optiikka on, sen historiaa, vaikutuksia muihin tieteisiin ja miten fyysinen, geometrinen ja moderni optiikka eroavat toisistaan.
Mikä on optiikka?
Optiikka on ala fyysistä joka on omistautunut opiskelemaan valoa näkyvä: sen ominaisuudet ja käyttäytyminen. Se analysoi myös sen mahdollisia käyttökohteita ihminen, kuten myös sen havaitsemiseen tai käyttämiseen tarkoitettujen instrumenttien rakentaminen.
Optiikka on määritellyt valon sähkömagneettisten säteilyn kaistaksi, jonka käyttäytyminen on samanlaista kuin muiden (meille) näkymättömien muotojen käyttäytyminen. sähkömagneettinen spektri, kuten ultravioletti- tai infrapunasäteily.
Tämä tarkoittaa, että sen käyttäytymistä voidaan kuvata mekaniikan mukaan aallot (paitsi hyvin erityisissä yhteyksissä, joissa valo toimii a hiukkanen) ja valon klassisen sähködynamiikan lähestymistavat.
Optiikka on erittäin tärkeä tutkimusala, joka tarjoaa työkaluja muille Tieteet, erityisesti tähtitiede, tekniikka, Valokuvaus ja lääketiede (oftalmologia ja optometria). Hänelle olemme velkaa peilien, linssien, kaukoputkien, mikroskoopit, laserit ja järjestelmät optinen kuitu.
Optiikan historia
Optiikan ala on ollut osa yhtiön huolenaiheita ihminen muinaisista ajoista lähtien. Varhaisimmat tunnetut linssiyritykset juontavat juurensa muinaiseen Egyptiin tai muinaiseen Mesopotamia, kuten Assyriassa valmistettu Nirmud-linssi (700 eKr.).
Muinaiset kreikkalaiset olivat myös huolissaan valon luonteen ymmärtämisestä, jonka he ymmärsivät kahden näkökulman perusteella: sen vastaanotto tai näkymä ja sen päästöt, koska muinaiset kreikkalaiset luuli, että esineet säteilevät kopioita itsestään valon kautta (ns eidola). Filosofit Deókritoksen, Epikuroksen, Platonin ja Aristoteleen tavoin he opiskelivat optiikkaa runsaasti.
Nämä tutkijat korvattiin alkemistit ja islamilaiset tiedemiehet aikana keskiaika kuten Al-Kindi (n. 801-873) ja erityisesti Abu Ali-al-Hasan tai Alhazén (965-1040), jota pidettiin hänen optiikan isänä Optiikka kirja (11. vuosisata), jossa hän tutkii taittuman ja heijastuksen ilmiöitä.
The renessanssi Eurooppa toi tämän tiedon länteen, erityisesti Roberto Grossetesten ja Roger Baconin ansiosta. Ensimmäiset käytännölliset lasit valmistettiin Italiassa noin vuonna 1286. Sen jälkeen optisten linssien käyttö erilaisiin tieteellisiin tarkoituksiin ei ole lakannut.
Optiikan ansiosta Kopernikuksen, Galileo Galilein ja Johannes Keplerin kokoiset nerot pystyivät suorittamaan tähtitieteellisiä tutkimuksiaan. Myöhemmin ensimmäinen mikroskoopit mahdollisti elämän löytämisen mikrobista ja alku biologia ja moderni lääketiede. The Tieteellinen vallankumous kokonaisuus johtuu suurelta osin optiikan panoksesta.
Fyysinen optiikka
Fysikaalinen optiikka on sellainen, joka pitää valoa aallona, joka etenee valossa tilaa. Se on optiikan ala, joka on uskollisin periaatteille ja perustelut fysiikan, hyödyntäen tietoa edellinen, kuten Maxwellin yhtälöt, mainitakseni tärkeä esimerkki.
Tällä tavalla se on huolissaan fysikaalisista ilmiöistä, kuten häiriöistä, polarisaatiosta tai diffraktiosta. Lisäksi se ehdottaa ennustavia malleja, joiden avulla tiedetään, kuinka valo käyttäytyy tietyissä tilanteissa tai tietyissä medioissa, kun eijärjestelmät numeerinen simulaatio.
Geometrinen optiikka
Geometrinen optiikka syntyy lakien geometrisestä soveltamisesta fenomenologinen taittumisen ja heijastuksen ympärillä Willebrord Snel van Royen (1580-1626), hollantilainen tiedemies, joka tunnetaan nimellä Snell.
Tätä varten tämä optiikkahaara lähtee valonsäteen olemassaolosta, jonka käyttäytymistä kuvaavat geometrian säännöt linssien, peilien ja dioptrioiden kaavojen löytämiseksi. Tällä tavalla on mahdollista tutkia ilmiöitä, kuten Sateenkaari, valon ja prismien eteneminen. Kaikki tämä käyttämällä Kieli -lta matematiikka.
Moderni optiikka
Optiikan nykyhaara syntyy kvanttifysiikan ja sen mahdollistamien uusien tietoalojen sekä sen mahdollisten tekniikan sovellusten myötä. Siten moderni optiikka kattaa valtavan määrän uusia aloja tutkimusta valosta ja sen sovelluksista, mukaan lukien:
- Laserin mekanismit (valon vahvistus simuloidulla säteilyn emissiolla).
- Valosähköiset kennot, LED-valot ja metamateriaalit.
- Optoelektroniikka käsi kädessä tietojenkäsittelyäja digitaalinen kuvankäsittely.
- Valaistustekniikka, jossa on sovelluksia Valokuvaus, elokuvateatteri ja muilla aloilla.
- Kvanttioptiikka ja fotonin fysikaalinen tutkimus valohiukkasena ja valoaallona samanaikaisesti.
- Ilmakehän optiikka ja ilmakehän valoprosessien ymmärtäminen.