Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow опе-орд arrow ОПТИКА
   

ОПТИКА

[грец.— наука про зорові сприйняття] — розділ фізики, який вивчає світло і його взаємодію з речовиною. Сучас. О. досліджує не лише видиме електромагн. випромінювання, а й ультрафіолетове проміння (в т. ч. м'яке рентгенівське проміння) та інфрачервоне проміння. Довжини електромагн. хвиль оптичного діапазону дуже малі, і при досить повільній зміні властивостей середовища вважають, що поширення світлової енергії відбувається вздовж геом. прямих ліній — променів. Уявлення про світлові промені разом з експериментально встановленими законами відбивання і заломлення світла на межі двох середовищ є основою променевої О. (див. Геометрична оптика). Гол. частину О. становить фізична О., яка з'ясовує природу світла, закономірності його випромінювання, поширення, розсіяння і поглинання в речовині. Оптичні явища, в яких проявляється хвильова природа світла (напр., дифракція світла, інтерференція світла, поляризація світла), вивчає хвильова О. Теор. основою хвильової О. є електродинаміка класична, яка оптичні властивості середовища характеризує макроскопічними константами (діелектричною проникністю ε, магнітною проникністю μ, електропровідністю а), що входять у Максвелла рівняння як коефіцієнти. Ці константи однозначно визначають заломлення показник n середовища: n = √εμ. Класична електронна теорія досить добре описує явища відбивання і заломлення світла, а також особливості його поширення в ізотропних і анізотропних кристалах, в оптично активних та електропровідних середовищах. У рамках цієї теорії розвинулись кристалооптика, металооптика та молекулярна оптика. Оптичні явища (зокрема, поглинання і випромінювання світла, фотоефект, фотохім. перетворення молекул), в яких проявляється квантова природа світла, вивчає квантова О., теор. основою якої є квантова механіка і квантова електродинаміка. Важливим розділом фіз. О. є вчення про спектри випромінювання, поглинання і комбінаційного розсіяння світла — спектроскопія. Оптичні характеристики речовини не залежать від інтенсивності світла лише при малій інтенсивності світлових пучків. О. слабких світлових пучків наз. лінійною. Оптичні явища (зокрема, самофокусування дефокусування пучків світла, помноження частоти світлових коливань, прояснення середовища), які проявляються при дуже великій густині світлової енергії, напр. під дією випромінювання лазерів, розглядає нелінійна оптика. Окремою частиною О. є т. з. фізіологічна О., яка вивчає закони сприймання світла оком і тісно пов'язана з геом. та фіз. О., а також фізіологією і психологією. Закони О. і оптичні методи дослідження широко використовуються при вивченні структури речовини, в кількісному і якісному аналізі, а також у світлотехніці, приладобудуванні, автоматиці тощо. О.— одна з найдавніших наук. Вчення про світлові явища виникло за кілька століть до н. е. в результаті численних спроб зрозуміти природу зору. Піфагор (6 ст. до н. е.) висловив думку, що тіла стають видимими завдяки випромінюванню ними особливих частинок, які потрапляють в око. В 5 ст. до н. е. Арістотель вважав, що світло є збудженням середовища між предметом і оком. Тоді ж у школі Платана були сформульовані два осн. закони геом. О.— прямолінійність світлових променів і рівність кутів їх падіння і відбивання. В 2 ст. до н. е. Птолемей у своїх творах подав широкі відомості про заломлення світла. Проте закони заломлення, світла стародавнім грекам не були відомі, їх встановили лише в 17 ст. В. Снелліус і Р. Декарт, чим було завершено побудову основ геом. О. Розвиток О. 17 ст. пов'язаний з відкриттям явищ дифракції й інтерференції світла (Ф. Грімальді) та подвійного променезаломлення (дат. учений Бартолін), яких не можна було пояснити в рамках геом. О., а також з працями І. Ньютона і X. Гюйгенса. Ньютон вважав світло потоком частинок (корпускул), що діють на ефір (гіпотетичне всепроникне середовище) і спричинюють у ньому коливання. Гюйгенс дотримувався хвильової концепції світла і розглядав його як потужні коливання ефіру, що поширюються з великою (але скінченною) швидкістю. Важливим внеском у О. став сформульований Гюйгенсом принцип, за яким кож ну точку фронту хвильового збудження можна розглядати як джерело вторинних хвиль (див. Гюйгенса — Френеля принцип). Через великий наук. авторитет Ньютона в О. до кін. 18 ст. панівне становище займала корпускулярна теорія світла. На поч. 19 ст. завдяки численним працям, гол. чин. О. Френеля і Т. Юнга, в О. почала створюватись послідовно розвинута хвильова теорія, що стала витісняти корпускулярну. Після побудови Френелем теорії кристало-оптичних явищ усі відомі до того часу оптичні явища одержали хвильову інтерпретацію. Незважаючи на такі успіхи, хвильова теорія зіткнулась зі значними труднощами, пов'язаними з тим, що вона спиралась на уявлення про ефір, якому доводилося надавати суперечливих властивостей (дуже великої пружності і надзвичайно малої густини). Ці труднощі вдалося подолати лише після створення Дж. К. Максвеллом теорії електромагн. поля, а якої випливав висновок, що світло є електромагн. хвилями. Дальшим розвитком електромагн. теорії світла стала електронна теорія Г. А. Лоренца. Уявлення про електрони, які входять до складу атомів і молекул і можуть здійснювати в них коливання, дало змогу описати багато оптичних явищ, зокрема нормальну й анормальну дисперсії та Зеємана явище. Електромагн. теорія світла стала відправним пунктом при створенні відносності теорії, в якій відпала необхідність користуватися поняттям ефіру. Незважаючи на великі успіхи електродинамічної теорії Максвелла — Лоренца, вона не могла все-таки описати явища поглинання й випромінювання, зокрема спектр випромінювання абсолютно чорного тіла. В 1900 М. Планк прийшов до висновку, що електромагн. енергія може випромінюватися і поглинатися лише певними порціями — квантами. Розвиток ідеї Планка, який привів до уявлення про фотон, дав змогу не тільки розв'язати проблему випромінювання абс. чорного тіла, а й заклав основи сучас. квантової фізики. На основі уявлень про фотони було пояснено фотоефект, Комптона явище, комбінаційне розсіяння світла та ін. У сучас. О. квантові і хвильові уявлення про світло не протиставляються одне одному, а органічно поєднуються в квантових механіці та електродинаміці. Значний внесок у розвиток О. внесли рад. вчені Д. С. Рождественський, С. І. Вавилов, І. С. Ландсберг. М. Г. Басов. О. М. Прохоров, зокрема укр. вчені А Ф. Прихотько. О. А. Шишловський та ін. Див. також Оптоелектроніка, Квантова електроніка. Голографія.

Літ.: Вавилов С. Т. Мікроструктура світла. К., 1956; Ландсберг Г. С. Оптика. М., 1976; Горбань I. С. Оптика. К., 1979; Сивухин Д В. Общий курс физики. Оптика. М., 1980, Борн М. Вольф Э. Основы оптики. Пер. с англ. М., 1973.

І. С. Горбань.

 

Схожі за змістом слова та фрази