Optik tarihi - History of optics

Optik gelişimi ile başladı lensler tarafından eski Mısırlılar ve Mezopotamyalılar hafif ve üzerinde teoriler ardından vizyon tarafından geliştirilen eski Yunan filozoflarının ve gelişmesinde geometrik optik içinde Grekoromen dünyada . Optik kelimesi,"görünüm, görünüm" anlamına gelen Yunanca τα ὀπτικά terimindentüretilmiştir. Optik anlamlı gelişmeler reforme ettiği ortaçağ İslam dünyasında fiziksel ve fizyolojik optik başlangıçlar olarak, ve sonra önemli ölçüde gelişmiş modern Avrupa'nın , difraktif optik başladı. Optikle ilgili bu daha önceki çalışmalar artık "klasik optik" olarak biliniyor. "Modern optik" terimi, dalga optiği ve kuantum optiği gibi büyük ölçüde 20. yüzyılda geliştirilen optik araştırma alanlarını ifade eder.

Erken tarih

Gelen eski Hindistan'da , felsefi okullar Samkhya'nın ve Vaisheshika , 6-M.Ö. 5. yüzyıla yerinden, ışık teorileri geliştirdi. Samkhya okuluna göre ışık, içinden brüt unsurların ortaya çıktığı beş temel "ince" unsurdan ( tanmatra ) biridir.

Buna karşılık, Vaisheshika okulu, atomik olmayan eter , uzay ve zaman zemininde fiziksel dünyanın atom teorisini verir . (Bkz. Hint atomizmi .) Temel atomlar , toprak ( prthivı ), su ( apas ), ateş ( tejas ) ve hava ( vayu ) atomlarıdır ve bu terimlerin sıradan anlamlarıyla karıştırılmamalıdır. Bu atomlar, daha büyük moleküller oluşturmak üzere daha fazla birleşen ikili moleküller oluşturmak üzere alınır. Hareket, fiziksel atomların hareketi olarak tanımlanır. Işık ışınları, yüksek hızlı tejas (ateş) atomlarından oluşan bir akım olarak alınır . Işık parçacıkları, tejas atomlarının hızına ve dizilişine bağlı olarak farklı özellikler gösterebilir . MÖ 1. yüzyılda, Vishnu Purana güneş ışığına "güneşin yedi ışını" olarak atıfta bulunur.

MÖ beşinci yüzyılda, Empedokles her şeyin dört elementten oluştuğunu varsaydı ; ateş, hava, toprak ve su. O inanıyordu Afrodit dört elementin dışında insan gözü yapılmış ve o hangi parlamadı olası göz yapma gözden dışarı gözünde ateş yaktı söyledi. Eğer bu doğruysa, kişi gündüz olduğu kadar gece de görebilirdi, bu nedenle Empedokles, gözlerden gelen ışınlar ile güneş gibi bir kaynaktan gelen ışınlar arasında bir etkileşim olduğunu varsaydı. Işığın sonlu bir hızı olduğunu belirtti.

Antik Çin'de de optikte önemli gelişmeler sağlandı.

Yunan matematikçi Euclid , Optik adlı eserinde "daha büyük bir açıyla görülen şeyler daha büyük, daha küçük bir açıyla görülenler daha az, eşit açılar altında olanlar eşit görünür" gözlemini yaptı. Takip eden 36 önermede, Öklid bir nesnenin görünen boyutunu gözden uzaklığıyla ilişkilendirir ve farklı açılardan bakıldığında silindir ve konilerin görünen şekillerini araştırır. Pappus Öklid astronomi önemli olduğu bu sonuçları inanılan ve dahil Optik onun birlikte Phaenomena içinde, küçük Astronomi önce incelenmesi gereken, küçük işlerin bir özet kesişimi ( Almagest ait) Batlamyus .

55 M.Ö., içinde Lucretius , bir Roma atomcu yazdı:

Çünkü ateşler bize ışıklarını ne kadar uzaklardan fırlatabilir ve ılık ısısını uzuvlarımıza üfleyebilir, boşluklar nedeniyle alevlerinin gövdesinden hiçbir şey kaybetmezler, ateşleri görünüşte küçülmez.

Onun içinde Catoptrica , Alexandria kahraman bir düzlem aynadan yansıyan bir ışık ışını tarafından alınan gerçek yol kaynağı ve gözlem noktası arasında çizilmiş olabilir başka yansıyan yolu daha kısa olduğu bir geometrik yöntem ile saptandı.

İkinci yüzyılda Claudius Ptolemy , Optik adlı eserinde yansıma ve kırılma çalışmalarını üstlendi . O hava, su ve camın arasına kırılma açıları ölçüldü ve onun yayınlanmış sonuçlar o onun (yanlış) varsayımı sığdırmak için onun ölçümlerini ayarlanmış olduğunu göstermektedir kırılma açısı ile orantılıdır geliş açısına .

Hint Budistler gibi, Dignāga 5. yüzyılda ve Dharmakirti 7. yüzyılda, bir tür geliştirilmiş atomism gerçeklik hakkında bir felsefe olduğu açık veya enerjinin anlık yanıp olan atomik varlıkların meydana gelmesidir. Modern foton kavramına benzer şekilde, ışığı enerjiye eşdeğer atomik bir varlık olarak gördüler, ancak tüm maddeyi bu ışık / enerji parçacıklarından oluşan olarak da gördüler.

geometrik optik

Ayrıca bakınız: Geometrik optik ve Işın (optik)

Burada tartışılan ilk yazarlar, görmeyi fiziksel, fizyolojik veya psikolojik bir sorundan çok geometrik bir sorun olarak ele aldılar. Geometrik optik üzerine bir incelemenin bilinen ilk yazarı, geometri Öklid'dir (c. MÖ 325–MÖ 265). Öklid optik çalışmasına, geometri çalışmasına başladığı gibi, bir dizi apaçık aksiyomla başladı.

  1. Çizgiler (veya görsel ışınlar) nesneye düz bir çizgi halinde çizilebilir.
  2. Bir nesnenin üzerine düşen bu çizgiler bir koni oluşturur.
  3. Çizgilerin üzerine düştüğü şeyler görülür.
  4. Daha büyük bir açı altında görülen şeyler daha büyük görünür.
  5. Daha yüksek bir ışın tarafından görülen şeyler daha yüksek görünür.
  6. Sağ ve sol ışınlar sağda ve solda görünür.
  7. Birkaç açıdan görülen şeyler daha net görünür.

Öklid, bu görsel ışınların fiziksel doğasını tanımlamadı, ancak geometri ilkelerini kullanarak, perspektifin etkilerini ve uzaktan görülen şeylerin yuvarlanmasını tartıştı.

Euclid analizini basit doğrudan görüşle sınırlamışken, Hero of Alexandria (c. MS 10-70), yansıma problemlerini (katoptrik) dikkate almak için geometrik optiğin ilkelerini genişletti. Öklid'den farklı olarak, Hero zaman zaman görsel ışınların fiziksel doğası hakkında yorum yaparak gözden nesneye doğru büyük bir hızla ilerlediklerini ve pürüzsüz yüzeylerden yansıdıklarını, ancak cilasız yüzeylerin gözeneklerinde sıkışıp kalabileceklerini belirtti. Bu, emisyon teorisi olarak bilinir hale geldi .

Hero, nesneden gözlemciye giden en kısa yol olduğu gerekçesiyle gelme ve yansıma açısının eşitliğini göstermiştir. Bu temelde, bir nesne ile bir düzlem aynadaki görüntüsü arasındaki sabit ilişkiyi tanımlayabildi. Spesifik olarak, nesne gerçekten aynanın önünde olduğu kadar, görüntü de aynanın arkasında gibi görünür.

Hero gibi, Ptolemy de Optics'inde (yalnızca çok kusurlu bir Arapça versiyonun Latince tercümesi şeklinde korunmuştur) görsel ışınları gözden görülen nesneye doğru ilerliyor olarak kabul etti, ancak Hero'nun aksine görsel ışınların gerçek olmadığını düşündü. ayrı çizgiler, ancak sürekli bir koni oluşturdu. Ptolemy, vizyon çalışmasını doğrudan ve yansıyan vizyonun ötesine taşıdı; ayrıca, farklı yoğunluktaki iki ortam arasındaki arayüzden nesneleri gördüğümüzde, kırılan ışınlarla (dioptrik) görme üzerinde çalıştı. Havadan suya, havadan cama ve sudan cama baktığımızda görme yolunu ölçmek için deneyler yaptı ve gelen ışınlar ile kırılan ışınlar arasındaki ilişkiyi tablolaştırdı.

Tablolu sonuçları hava su arayüzü için incelenmiştir ve genel olarak elde ettiği değerler modern teori tarafından verilen teorik kırılmayı yansıtır, ancak aykırı değerler, Ptolemy'nin kırılma doğasına ilişkin a priori modelini temsil etmek için çarpıtılmıştır .

İslam dünyasında

İbn Sehl'in , şimdi Snell yasası olarak bilinen kırılma yasasını keşfini gösteren el yazmasının bir sayfasının kopyası .

El-Kindi (c. 801-873), İslam dünyasındaki en eski önemli optik yazarlardan biriydi . Batıda De radiis stellarum olarak bilinen bir çalışmada , el-Kindi, "dünyadaki her şeyin... her yöne, tüm dünyayı dolduran ışınlar yaydığı" teorisini geliştirdi.

İbn Heysem teoremi

Işınların aktif gücüne ilişkin bu teori, İbnü'l-Haytham , Robert Grosseteste ve Roger Bacon gibi sonraki bilim adamlarını etkilemiştir .

980'lerde Bağdat'ta faaliyet gösteren bir matematikçi olan İbn Sehl , Batlamyus'un Optikleri üzerine bir yorum derlediği bilinen ilk İslam bilginidir . Onun tez fi el-'āla el-muḥriqa "yanan araçların Üzerine" Rashed (1993) tarafından parça parça elyazmalarından yeniden inşa edilmiştir. Çalışma, kavisli aynaların ve lenslerin ışığı nasıl büktüğü ve odakladığı ile ilgilidir. İbn Sehl ayrıca Snell yasasına matematiksel olarak eşdeğer bir kırılma yasasını da tanımlar . Işığı eksen üzerinde tek bir noktaya odaklayan merceklerin ve aynaların şekillerini hesaplamak için kırılma yasasını kullandı.

Alhazen (İbn el-Heysem), "Optiklerin babası"

1010'larda yazan İbn el-Heysem ( Batı Avrupa'da Alhacen veya Alhazen olarak bilinir ), hem İbn Sehl'in incelemesini hem de Ptolemy's Optics'in kısmi Arapça çevirisini aldı . Yunan optik teorilerinin kapsamlı ve sistematik bir analizini yaptı. İbnü'l-Heysem'in kilit başarısı iki yönlüydü: birincisi, Batlamyus'un görüşüne karşı, görmenin göze giren ışınlar nedeniyle oluştuğunda ısrar etmek; ikincisi, daha önceki geometrik optik yazarlar tarafından tartışılan ışınların fiziksel doğasını, onları ışık ve renk biçimleri olarak ele alarak tanımlamaktı. Daha sonra bu fiziksel ışınları geometrik optik ilkelerine göre analiz etti. O optik üzerine birçok kitap yazdı, en önemlisi Optik Kitabı ( Kitabu'l Manazir içinde Arapça tercüme), Latince olarak , De aspectibus'in veya Perspectiva Batı Avrupa fikirlerini dissemine ve optik sonraki gelişmeler üzerinde büyük etkisi olan,. İbnü'l-Heysem "modern optiğin babası" olarak adlandırıldı.

İbn Sina (980-1037), Alhazen ile ışığın hızının sonlu olduğu konusunda hemfikirdi , çünkü "ışık algısı, bir ışık kaynağı tarafından bir tür parçacıkların yayılmasından kaynaklanıyorsa, ışık hızının sonlu olması gerektiğini gözlemledi. " Ebu Reyhan el-Bîrûnî (973-1048) da ışığın sonlu bir hızı olduğunu kabul etmiş ve ışık hızının ses hızından çok daha hızlı olduğunu belirtmiştir .

11. yüzyılın ikinci yarısında Endülüs'te yaşayan Ebu Abdullah Muhammed ibn Ma'udh , optik üzerine daha sonra Latince'ye Liber de crepisculis olarak çevrilen ve yanlışlıkla Alhazen'e atfedilen bir eser yazdı . Bu, "sabah alacakaranlığının başlangıcında ve akşam alacakaranlığının sonunda güneşin çökme açısının bir tahminini ve bu ve diğer verilere dayanarak güneşin yüksekliğini hesaplama girişimini içeren kısa bir çalışmaydı . güneş ışınlarının kırılmasından sorumlu atmosferik nem." Yaptığı deneylerle modern değere yakın olan 18° değerini elde etti.

13. yüzyılın sonlarında ve 14. yüzyılın başlarında, Kutbüddin el-Şirazi (1236-1311) ve öğrencisi Kemaleddin el-Farisi (1260-1320), İbnü'l-Heysem'in çalışmalarını sürdürmüşler ve gökkuşağı fenomeni için doğru açıklamaları yapan ilk kişi . Al-Fārisī bulgularını Kitab Tanqih al-Manazir ( [İbn al- Heytham 's] Optics'in Revizyonu ) adlı kitabında yayınladı .

Ortaçağ Avrupa'sında

İngiliz piskopos Robert Grosseteste (c. 1175-1253), ortaçağ üniversitesinin kökeni ve Aristoteles'in eserlerinin kurtarılması sırasında çok çeşitli bilimsel konular hakkında yazdı . Grosseteste, erken ortaçağ öğreniminin Platonculuğu ile yeni Aristotelesçilik arasındaki bir geçiş dönemini yansıtıyordu , bu nedenle yazılarının çoğunda matematik ve Platonik ışık metaforunu uygulama eğilimindeydi. Işığı dört farklı perspektiften tartışmakla itibar kazanmıştır : ışığın epistemolojisi , ışığın metafiziği veya kozmogonisi , ışığın etiyolojisi veya fiziği ve ışık teolojisi .

Epistemoloji ve teoloji konularını bir kenara bırakan Grosseteste'nin ışık kozmogonisi, evrenin kökenini, bir ortaçağ "büyük patlama" teorisi olarak gevşek bir şekilde tanımlanabilecek şeyde tanımlar. Hem İncil'deki yorumu olan Hexaemeron (1230 x 35) hem de bilimsel Işık Üzerine (1235 x 40), ilhamlarını Yaratılış 1:3, "Tanrı dedi, ışık olsun" dan aldı ve sonraki yaratılış sürecini anlattı. genişleyen (ve büzülen) bir ışık küresinin üretici gücünden doğan doğal bir fiziksel süreç olarak.

Işığın suyla dolu küresel bir cam kap tarafından kırıldığını gösteren optik diyagram. (Roger Bacon, De multiplicatione specierum'dan )

Fiziksel nedenselliğin birincil faili olarak ışığın daha genel değerlendirmesi, "Doğal bir failin gücünü kendisinden alıcıya yaydığını" iddia ettiği On Lines, Angles and Figures adlı eserinde ve Yerlerin Doğası Üzerine adlı kitabında yer alır. "Her doğal eylem, çizgilerin, açıların ve şekillerin çeşitliliği yoluyla güç ve zayıflık bakımından çeşitlilik gösterir."

İngiliz Fransisken , Roger Bacon (c. 1214-1294) kuvvetli ışık önemi üzerinde Grosseteste yazıları etkilendi. Optik yazılarında ( Perspectiva , De multiplicatione specierum ve De speculis comburentibus ), Alhacen , Aristoteles , Avicenna , Averroes , Euclid , al-Kindi , Ptolemy'ninkiler de dahil olmak üzere yakın zamanda çevrilmiş çok çeşitli optik ve felsefi eserlere atıfta bulundu. , Tideus ve Afrikalı Konstantin . Köle bir taklitçi olmamasına rağmen, ışık ve görme konusundaki matematiksel analizini Arap yazar Alhacen'in yazılarından çıkardı. Ancak buna, belki de Grosseteste'den alınan Neoplatonik kavramı, her nesnenin, bu türleri almaya uygun yakındaki nesneler üzerinde etki ettiği bir güç ( türler ) yaydığı fikrini ekledi . Bacon'ın " tür " terimini optik kullanımının Aristoteles felsefesinde bulunan cins/tür kategorilerinden önemli ölçüde farklı olduğuna dikkat edin .

Nüfuzlu yer aldığı çok sayıda sonraki çalışmalar, A Moral Eye Treatise (Latince: Tractatus Moralis de Okülo ) tarafından Limoges Peter (1240-1306), yardımcı sevdirmek ve yaymak fikirler Bacon'ın yazılarında bulundu.

Başka bir İngiliz Fransisken olan John Pecham ( ö. 1292), Bacon, Grosseteste ve daha önceki çeşitli yazarların çalışmalarını temel alarak, Orta Çağ'ın Optikleri üzerine en yaygın olarak kullanılan ders kitabı olan Perspectiva communis'i üretti . Kitabı, ışığın ve rengin doğasından ziyade görme sorununa, nasıl gördüğümüze odaklandı. Pecham, Alhacen tarafından ortaya konan modeli takip etti, ancak Alhacen'in fikirlerini Roger Bacon tarzında yorumladı.

Selefleri gibi, Witelo da (1230 dolaylarında doğdu, 1280 ile 1314 arasında öldü) Perspectiva başlıklı konunun büyük bir sunumunu üretmek için yakın zamanda Yunanca ve Arapça'dan tercüme edilen kapsamlı optik eserlerden yararlandı . Onun görüş teorisi Alhacen'i takip eder ve çalışmalarındaki pasajlar Bacon'un fikirlerinden etkilendiğini göstermesine rağmen, Bacon'un tür kavramını dikkate almaz . Hayatta kalan el yazmalarının sayısına bakılırsa, eseri Pecham ve Bacon'ınkiler kadar etkili değildi, ancak onun ve Pecham'ın önemi matbaanın icadıyla arttı.

Theodoric of Freiberg (yaklaşık 1250–yaklaşık 1310), Avrupa'da gökkuşağı fenomeni için doğru bilimsel açıklamayı sağlayan ilk kişiler arasındaydı , Kutub al-Din al-Shirazi (1236-1311) ve öğrencisi Kemal al- al- Yukarıda bahsedilen Din al-Fārisī (1260-1320).

Rönesans ve Erken Modern

Johannes Kepler (1571-1630), 1600'deki ay denemesinden optik yasalarının araştırılmasını aldı. Hem ay hem de güneş tutulmaları , beklenmedik gölge boyutları, tam bir ay tutulmasının kırmızı rengi ve bildirildiğine göre, açıklanamayan fenomenler sundu. tam bir güneş tutulmasını çevreleyen olağandışı ışık. Tüm astronomik gözlemlere uygulanan atmosferik kırılma ile ilgili konular . 1603'ün büyük bölümünde Kepler optik teoriye odaklanmak için diğer çalışmalarına ara verdi; 1 Ocak 1604'te imparatora sunulan sonuçta ortaya çıkan el yazması, Astronomiae Pars Optica ( Astronominin Optik Bölümü ) olarak yayınlandı. İçinde Kepler, ışığın yoğunluğunu yöneten ters kare yasasını, düz ve kavisli aynalardan yansımayı ve iğne deliği kameralarının ilkelerini ve ayrıca paralaks ve gök cisimlerinin görünen boyutları gibi optiklerin astronomik etkilerini tanımladı . Astronomiae Pars Optica genellikle modern optiğin temeli olarak kabul edilir (kırılma yasası bariz bir şekilde yok olsa da ).

Willebrord Snellius (1580-1626) , 1621'de şimdi Snell yasası olarak bilinen matematiksel kırılma yasasını buldu. Daha sonra, René Descartes (1596-1650), geometrik yapı ve kırılma yasasını (Descartes yasası olarak da bilinir) kullanarak gösterdi. ), bir gökkuşağının açısal yarıçapının 42° olduğunu (yani, gökkuşağının kenarı ve gökkuşağının merkezinin göze yaptığı açı 42°'dir). Ayrıca yansıma yasasını bağımsız olarak keşfetti ve optik üzerine makalesi bu yasanın ilk yayınlanan sözü oldu.

Christiaan Huygens (1629-1695) optik alanında birkaç eser yazdı. Bunlara Opera reliqua ( Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma olarak da bilinir ) ve Traité de la lumière dahildir .

Isaac Newton (1643-1727) ışığın kırılmasını araştırdı ve bir prizmanın beyaz ışığı bir renk tayfına ayırabileceğini ve bir mercek ve ikinci bir prizmanın çok renkli tayfı yeniden beyaz ışığa dönüştürebileceğini gösterdi. Ayrıca renkli ışığın, renkli bir demeti ayırarak ve onu çeşitli nesneler üzerinde parlatarak özelliklerini değiştirmediğini de gösterdi. Newton, yansıtılmış, saçılmış veya iletilmiş olmasına bakılmaksızın, aynı renkte kaldığını kaydetti. Böylece, rengin, rengi oluşturan nesnelerin değil, zaten renkli ışıkla etkileşime giren nesnelerin sonucu olduğunu gözlemledi. Bu Newton'un renk teorisi olarak bilinir . Bu çalışmadan, herhangi bir kırılma teleskobunun ışığın renklere dağılmasından etkileneceği sonucuna vardı ve bu sorunu aşmak için bir yansıtıcı teleskop (bugün Newton teleskopu olarak bilinir) icat etti . Kendi aynalarını öğüterek, teleskoplarının optiklerinin kalitesini değerlendirmek için Newton'un halkalarını kullanarak , öncelikle aynanın daha geniş çapından dolayı kırılmalı teleskoptan üstün bir alet üretebildi. 1671'de Kraliyet Cemiyeti, yansıtıcı teleskopunun bir gösterimini istedi. Onların ilgisi onu , daha sonra Opticks'e genişleteceği On Color notlarını yayınlamaya teşvik etti . Newton, ışığın parçacıklardan veya cisimciklerden oluştuğunu ve daha yoğun ortama doğru hızlanarak kırıldığını savundu , ancak ışığın kırınımını açıklamak için bunları dalgalarla ilişkilendirmek zorunda kaldı ( Opticks Bk. II, Props. XII-L). Daha sonraki fizikçiler bunun yerine kırınım için ışığın tamamen dalga benzeri bir açıklamasını tercih ettiler. Günümüzün kuantum mekaniği , fotonları ve dalga-parçacık ikiliği fikri, Newton'un ışık anlayışıyla yalnızca küçük bir benzerlik taşır.

Onun içinde Işık Hipotez 1675 arasında, Newton oturtulması varlığını eter partiküller arasında iletim güçlerine. 1704'te Newton , ışığın cisimcik teorisini açıkladığı Opticks'i yayınladı . Işığın son derece süptil parçacıklardan oluştuğunu, sıradan maddenin daha büyük parçacıklardan oluştuğunu düşündü ve bir tür simyasal dönüşüm yoluyla "Kaba Bedenler ve Işık birbirine dönüştürülemezler ve ... Bileşimlerine giren Işık Parçacıklarından Aktivitelerinin Etkisi?"

kırınım optik

Thomas Young'ın 1803'te Kraliyet Cemiyeti'ne sunduğu iki yarıklı kırınım taslağı

Işığın kırılmasının etkileri, ışığın farklı yönlere ayrılmasını ifade eden Latince diffringere'den "parçalara ayrılmak " kelimesinden gelen kırınım terimini de kullanan Francesco Maria Grimaldi tarafından dikkatle gözlemlenmiş ve karakterize edilmiştir . Grimaldi'nin gözlemlerinin sonuçları ölümünden sonra 1665'te yayınlandı. Isaac Newton bu etkileri inceledi ve onları ışık ışınlarının bükülmesine bağladı . James Gregory (1638-1675), etkili bir şekilde ilk kırınım ızgarası olan kuş tüyünün neden olduğu kırınım modellerini gözlemledi . 1803'te Thomas Young , çift ​​yarık interferometresinde birbirine yakın iki yarıktan gelen girişimi gözlemleyerek ünlü deneyini yaptı . İki farklı yarıktan yayılan dalgaların girişimiyle elde ettiği sonuçları açıklayarak, ışığın dalgalar halinde yayılması gerektiği sonucunu çıkardı. Augustin-Jean Fresnel , 1815 ve 1818'de yayınlanan kırınımla ilgili daha kesin çalışmalar ve hesaplamalar yaptı ve böylece Christiaan Huygens tarafından geliştirilen ve Young tarafından Newton'un parçacık teorisine karşı yeniden canlandırılan dalga teorisine büyük destek verdi .

Lensler ve lens yapımı

Ayrıca bakınız: Teleskop teknolojisinin Zaman Çizelgesi

Antik çağda lens kullanımının birkaç bin yıla yayılan tartışmalı arkeolojik kanıtları var. Cam göz kapaklarının ileri sürülmüştür hiyerogliflerle gelen Mısır Eski Krallık (c. 2686-2181 BC) işlevsel basit cam menisküs lensler idi. Benzer şekilde, MÖ 7. yy'a tarihlenen bir kaya kristali eseri olan Nimrud merceği de büyüteç olarak kullanılmış veya bir dekorasyon olabilir.

Büyütmenin en eski yazılı kaydı, İmparator Nero'nun bir öğretmeni olan Genç Seneca'nın yazdığı zaman, MS 1. yüzyıla kadar uzanır : "Harfler, ne kadar küçük ve belirsiz olursa olsun, büyütülmüş ve suyla dolu bir küre veya bardaktan daha net görülür" . İmparator Nero'nun da gladyatör oyunlarını düzeltici bir mercek olarak bir zümrüt kullanarak izlediği söylenir .

İbn al-Haytham (Alhacen) 1021 AD Optik Kitabı'nda iğne deliği , içbükey mercekler ve büyüteçlerin etkileri hakkında yazmıştır . İngiliz rahip Roger Bacon'un optik üzerine yazdığı, kısmen Arap yazarların eserlerine dayanan 1260'lar veya 1270'ler, görme ve yanan camlar için düzeltici merceklerin işlevini tanımladı. Bu ciltler, hiçbir zaman üretilmeyen daha büyük bir yayının ana hatlarıydı, bu nedenle fikirleri hiçbir zaman kitlesel yayılma görmedi.

11. ve 13. yüzyıllar arasında " okuma taşları " icat edildi. Genellikle keşişler tarafından el yazmalarını aydınlatmaya yardımcı olmak için kullanılan bunlar, başlangıçta bir cam küreyi ikiye bölerek yapılan ilkel plano-dışbükey merceklerdi . Taşlar denendikçe, daha sığ merceklerin daha etkili büyüttüğü yavaş yavaş anlaşıldı . 1286 civarında, muhtemelen Pisa, İtalya'da, mucidin kim olduğu belli olmasa da, ilk gözlük çifti yapıldı.

Bilinen en eski çalışma teleskoplar vardı kırmaları teleskoplar göründü Hollanda'da Onların mucit bilinmemektedir 1608. yılında: Hans Lippershey yıl bir patent başvurusunda ardından ilk patent başvurusunda Jacob Metius ait Alkmaar iki hafta sonra (ne örnekler beri verildi cihazın o sırada çok sayıda olduğu görülüyordu). Galileo , ertesi yıl bu tasarımları büyük ölçüde geliştirdi. Isaac Newton , Newtonian reflektörü olan 1668'de ilk işlevsel yansıtmalı teleskopu inşa etmekle tanınır .

Gerçek bir görüntüyü görüntülemek için örneğin yakınındaki bir objektif merceği ile bir göz merceğini birleştiren bilinen en eski bileşik mikroskop örnekleri, Avrupa'da 1620 civarında ortaya çıktı. Tasarım teleskoba çok benziyor ve bu cihaz gibi onun da mucidi bilinmiyor. Yine iddialar , 1590'da Zacharias Janssen ve/veya babası Hans Martens tarafından icat edildiği de dahil olmak üzere Hollanda'daki gözlük yapım merkezleri etrafında dönüyor , rakip gözlük yapımcısı Hans Lippershey tarafından icat edildiğini ve gurbetçi Cornelis tarafından icat edildiğini iddia ediyor. Drebbel 1619 yılında Londra'da bir sürümüne sahip belirtilmişti kim Galileo Galilei (bazen bir bileşik mikroskop mucit olarak anılan) inşa edilmiş bir bileşik mikroskop gördükten sonra o yakın küçük nesneleri görüntülemek için onun teleskop odaklanmak ve verebilecek 1609 sonrasında bulmuş görünüyor 1624 yılında Roma'da sergilenen Drebbel tarafından kendi geliştirilmiş versiyonunu inşa etmiştir. "Mikroskop" adı , 1625'te Galileo Galilei'nin bileşik mikroskobuna bu adı veren Giovanni Faber tarafından icat edildi .

kuantum optiği

Ana madde: Kuantum optiği

Işık, foton adı verilen parçacıklardan oluşur ve bu nedenle doğası gereği kuantize edilir. Kuantum optiği, ışığın nicelenmiş fotonlar olarak doğası ve etkilerinin incelenmesidir. Işığın nicelleştirilebileceğinin ilk göstergesi, 1899'da Max Planck'tan , ışık ve madde arasındaki enerji alışverişinin yalnızca kuantum olarak adlandırdığı ayrı miktarlarda gerçekleştiğini varsayarak kara cisim ışımasını doğru bir şekilde modellediğinde geldi. Bu ayrılığın kaynağının madde mi yoksa ışık mı olduğu bilinmiyordu. 1905 yılında Albert Einstein fotoelektrik etki teorisini yayınladı . Etki için tek olası açıklamanın ışığın kendisinin nicelenmesi olduğu ortaya çıktı. Daha sonra Niels Bohr , atomların yalnızca belirli miktarlarda enerji yayabileceğini gösterdi. Bu gelişmelerin ardından ışık ve madde arasındaki etkileşimin anlaşılması, yalnızca kuantum optiğinin temelini oluşturmakla kalmadı, aynı zamanda bir bütün olarak kuantum mekaniğinin gelişimi için de çok önemliydi. Bununla birlikte, madde-ışık etkileşimi ile ilgilenen kuantum mekaniğinin alt alanları, prensip olarak, ışıktan ziyade madde üzerine araştırma olarak kabul edildi ve bu nedenle, daha çok atom fiziği ve kuantum elektroniği hakkında konuşuldu .

Bu icadı ile değişti maser 1953 yılında ve lazer 1960 yılında Lazer bilim ilkeleri, tasarım ve bunların uygulamaya olan araştırma önemli bir saha cihazlarından-oldu ve lazerin ilkelerini temel kuantum mekaniği daha çok önem ile artık çalışılmıştır ışığın özellikleri ve kuantum optiği adı geleneksel hale geldi.

Lazer bilimi iyi teorik temellere ihtiyaç duyduğundan ve ayrıca bunlarla ilgili araştırmaların kısa sürede çok verimli olduğu kanıtlandığından, kuantum optiğine ilgi arttı. Çalışmalarının ardından Dirac içinde kuantum alan teorisi , George Sudarshan , Roy Glauber ve Leonard Mandel foto-daha detaylı bir anlayış ve kazanmak için 1950 ve 1960 yılında elektromanyetik alana kuantum teorisini uygulamalı istatistik ışığın (bkz derecesini tutarlılık ). Bu , lazer ışığının kuantum bir tanımı olarak tutarlı durumun ortaya çıkmasına ve bazı ışık durumlarının klasik dalgalarla tanımlanamayacağının farkına varılmasına yol açtı . 1977'de Kimble ve ark. kuantum tanımı gerektiren ilk ışık kaynağını gösterdi: her seferinde bir foton yayan tek bir atom. Herhangi bir klasik duruma göre belirli avantajlara sahip başka bir kuantum ışık durumu, sıkılmış ışık , kısa süre sonra önerildi. Aynı zamanda, Q-anahtarlama ve mod kilitleme teknikleriyle yaratılan kısa ve ultra kısa lazer darbelerinin geliştirilmesi , hayal edilemeyecek kadar hızlı (" ultra hızlı ") süreçlerin araştırılmasının yolunu açtı . Katı hal araştırmaları (örneğin Raman spektroskopisi ) için uygulamalar bulundu ve ışığın madde üzerindeki mekanik kuvvetleri incelendi. İkincisi , lazer ışını ile optik bir tuzak veya optik cımbız içinde atom bulutlarının ve hatta küçük biyolojik örneklerin havaya kaldırılmasına ve konumlandırılmasına yol açtı . Bu, Doppler soğutma ile birlikte ünlü Bose-Einstein yoğunlaşmasını elde etmek için gereken çok önemli teknolojiydi .

Diğer dikkat çekici sonuçlar, kuantum dolaşıklığın , kuantum ışınlanmanın ve (yakın zamanda, 1995'te) kuantum mantık kapılarının gösterilmesidir . İkincisi , kısmen kuantum optiğinden, kısmen de teorik bilgisayar biliminden ortaya çıkan bir konu olan kuantum bilgi teorisine çok ilgi duyuyor .

Kuantum optik araştırmacıları arasında günümüzün ilgi alanları arasında parametrik aşağı dönüşüm , parametrik salınım , hatta daha kısa (attosaniye) ışık darbeleri, kuantum bilgisi için kuantum optiğinin kullanımı, tek atomların ve Bose-Einstein yoğunlaşmalarının manipülasyonu, bunların uygulanması ve nasıl manipüle edileceği yer alır. onları (genellikle atom optiği olarak adlandırılan bir alt alan ).

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar