Розвиток оптики в XVII столітті

Тип: Реферат.
Наука: Фізика.
Формат: docx.
К-сть сторінок: 12.
Короткий опис:

Зміст
Вступ
Розвиток оптики
Розвиток Йоганном Кеплером
Внесок Гримальди
Явище подвійної променезаломлюваності
Список використаних джерел

Вступ

Серйозний розвиток в XVII ст. одержала оптика. Ще в давнину були відомі два основних закони геометричної оптики: прямолінійного поширення світла й відбивання. Крім плоских, увігнутих і опуклих дзеркал ще в середні століття були винайдені окуляри. Нарешті, була відома так звана камера-обскура. Однак, хоча питання одержання зображення в увігнутих дзеркалах, у камері-обскурі, лінзах піддавався дослідженню, теорії цих найпростіших оптичних приладів до XVII ст. ще не існувало.

Істотний крок уперед був зроблений німецьким астрономом Йоганном Кеплером (1571-1630). Він побудував теорію цих оптичних приладів, а також пояснив принцип дії ока. Перша робота з оптики була написана Кеплером на самому початку XVII ст., ще до винаходу зорової труби. Довідавшись про цей винахід, Кеплер опублікував в 1711 р. роботу «Діоптрика, або доказ того, як стає видимим зображення за допомогою зорової труби». Кеплер розглядав кожну точку світного предмета як джерело розбіжного пучка променів. Оптичний прилад (кришталик ока, лінза й т.д.) перетворює цей розбіжний пучок у збіжний і збирає його в одну точку, що є зображенням точки предмета. Таким чином, кожній точці предмета відповідає одна точка зображення, які разом дають зображення всього предмета.

Кеплер вивчає хід променів у двох лінзах, пояснює дія зорової труби Галілея й пропонує нову комбінацію лінз – дві двоопуклі лінзи (мал. 22). Ця оптична система, що одержала назву зорової труби Кеплера, їм самим не була здійснена, але по його описі така труба була виготовлена вже в 1613 р. і одержала поширення.

Розробляючи теорію оптичних приладів, Кеплер увів цілий ряд понять і назв, які застосовуються в оптику дотепер (фокус, оптична вісь і ін.). Цікаво, що Кеплеру був невідомий правильний закон переломлення (запропонований їм закон був не вірний). Однак це не вплинуло на висновки його теорії. Справа в тому, що для параксіальних пучків закон Кеплера дозволяв одержувати правильний результат, а саме пропорційність кута переломлення куту падіння, тобто результат, одержуваний на підставі правильного закону переломлення. Останній був установлений голландським ученим Снеллиусом, що його не опублікував, а потім Декартом, що обнародовали його в 1637 р. Після відкриття закону переломлення світла розвиток геометричної оптики пішло швидше. Були розроблені методи розрахунку оптичних систем, що складаються з тонких лінз, і способи поліпшення оптичних приладів.

Дуже рано виникла проблема усунення сферичної аберації, походження якої пояснив ще Кеплер. Іншим завданням поліпшення оптичних інструментів була проблема боротьби із хроматичною аберацією. Сутність цього явища стала ясна лише після відкриття Ньютоном дисперсії світла.

В XVII ст. були зроблені перші відкриття в області хвильової оптики. Італійський учений Гримальді (1618-1663) відкрив явище дифракції, описане їм у книзі, що вийшла після його смерті в 1665 р. Гримальді помітив, що тінь від предмета на екрані буває розмитої, при цьому в області розмитості спостерігається кольорова смуга. Це явище він назвав дифракцією, однак дати йому правильне пояснення не зміг. Він висловив припущення, що світло, потрапляючи на екран, як би розхлюпується й утворить щось подібне до хвиль на воді, коли в неї попадає камінь.

В XVII ст. було відкрито також явище інтерференції світла. Воно було описано Гримальди. Гримальди показав, що якщо світло проходить через два близьких малих отвори, то на екрані, поставленому на шляху пучків світла, у тім місці, де вони накладаються один на одного, виникають смуги. Звідси випливало, що «додаток світла до світла» може привести до зменшення його інтенсивності. Явище інтерференції в тонких пластинках досліджував Роберт Гук (1635- 1703), а потім Ньютон. Гук вивчав кольори мильних плівок, а також кольори тонких пластинок зі слюди. Він не міг правильно пояснити розглянуті їм явища, хоча й використав подання про хвильову природу світла. Після Гука явищем інтерференції світла займався Ньютон, що використав для цієї мети спеціальну установку, за допомогою якої можна було спостерігати інтерференційні кільця, названі потім кільцями Ньютона. Ньютон зробив відповідні виміри й одержав гарні результати. Однак він теоретично не обґрунтував це явище, обмежившись констатацією, що залежно від товщини повітряного шару світло періодично випробовує «приступи легкого проходження» і «приступи легкого відбиття».

Ще одне явище, що ставиться до хвильової оптики, — явище подвійної променезаломлюваності — було відкрито італійцем Бартоліном (1625—1698). Розглядаючи предмет через кристал ісландського шпату, він спостерігав, що при певнім розташуванні предмета й кристала видні два зображення. Це явище було вперше пояснене Гюйгенсом. Нарешті, важливим досягненням оптики XVII ст. було визначення швидкості світла, зроблене датським астрономом Ремером (1644-1710) в 70-х роках. До цього не було ясного подання про те, чи має світло кінцеву швидкість, і якщо має, то яка вона. Ремер виміряв час затемнення супутників Юпітера й на підставі цих вимірів зробив висновок, що швидкість світла хоча й дуже велика, але проте кінцева. Він одержав, що вона дорівнює 300 870 км/с.

rar

 Завантажити