نفسر ماهية البصريات وتاريخها وتأثيرها على العلوم الأخرى وكيف تختلف البصريات الفيزيائية والهندسية والحديثة.
ما هي البصريات؟
البصريات هي فرع من فروع جسدي - بدني الذي يكرس نفسه لدراسة خفيفة مرئي: خصائصه وسلوكه. كما يحلل تطبيقاته المحتملة في حياة كائن بشري، كما هو الحال بالنسبة لبناء أدوات للكشف عنها أو استخدامها.
تم تعريف الضوء بواسطة البصريات على أنه نطاق من الانبعاثات الكهرومغناطيسية ، والتي يشبه سلوكها سلوك الأشكال غير المرئية الأخرى (بالنسبة لنا) من المجال الكهرومغناطيسي، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء.
هذا يعني أنه يمكن وصف سلوكه وفقًا لميكانيكا أمواج (إلا في سياقات محددة للغاية حيث يعمل الضوء كملف الجسيم) ومناهج الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية للضوء.
تعد البصريات مجالًا بحثيًا مهمًا للغاية يوفر أدوات للآخرين علوم، خاصة إلى الفلك، هندسة، التصوير والطب (طب وجراحة العيون). لها نحن مدينون بوجود المرايا ، العدسات ، التلسكوبات ، المجاهروالليزر والأنظمة الألياف البصرية.
تاريخ البصريات
كان مجال البصريات جزءًا من اهتمامات كائن بشري منذ العصور القديمة. تعود أقدم محاولات العدسة المعروفة إلى مصر القديمة أو القديمة بلاد ما بين النهرين، مثل عدسة نيرمود (700 قبل الميلاد) المصنوعة في آشور.
كان الإغريق القدماء مهتمين أيضًا بفهم طبيعة الضوء ، والتي فهموها بناءً على منظورين: استقباله أو رأي وانبعاثها ، منذ اليونانيون القدماء يعتقد أن الأشياء تنبعث منها نسخًا من نفسها عبر الضوء (يسمى العيدولا). فلاسفة لقد درسوا البصريات بغزارة مثل Deócritus و Epicurus و Plato و Aristotle.
تم استبدال هؤلاء العلماء ب الكيميائيين وعلماء الإسلام خلال العصور الوسطى مثل الكندي (801-873) وخاصة أبو علي الحسن أو الحزين (965-1040) ، الذي يعتبر والد البصريات له كتاب البصريات (القرن الحادي عشر) ، حيث يستكشف ظواهر الانكسار والانعكاس.
ال عصر النهضة جلب الأوروبيون هذه المعرفة إلى الغرب ، خاصة بفضل روبرتو جروسيتيستي وروجر بيكون. تم تصنيع النظارات العملية الأولى في إيطاليا حوالي عام 1286. ومنذ ذلك الحين ، لم يتوقف استخدام العدسات البصرية للأغراض العلمية المختلفة.
بفضل البصريات ، تمكن عباقرة مكانة كوبرنيكوس وجاليليو جاليلي ويوهانس كيبلر من إجراء دراساتهم الفلكية. في وقت لاحق ، الأول المجاهر سمح باكتشاف الحياة جرثومي وبداية مادة الاحياء والطب الحديث. ال ثورة علمية كله يرجع ، إلى حد كبير ، إلى مساهمة البصريات.
البصريات الفيزيائية
البصريات الفيزيائية هي التي تعتبر الضوء كموجة تنتشر في الفراغ. إنه فرع البصريات الأكثر إخلاصًا للمبادئ و المنطق الفيزياء ، والاستفادة من المعرفه السابق مثل معادلات ماكسويل ، للاستشهاد بمثال مهم.
بهذه الطريقة ، فإنها تقلق بشأن الظواهر الفيزيائية مثل التداخل أو الاستقطاب أو الانعراج. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يقترح نماذج تنبؤية لمعرفة كيف سيتصرف الضوء في مواقف معينة أو في وسائط معينة ، عندما لا يكون كذلكأنظمة محاكاة رقمية.
البصريات الهندسية
ولدت البصريات الهندسية من التطبيق الهندسي للقوانين الظواهر حول الانكسار والانعكاس بواسطة Willebrord Snel van Royen (1580-1626) ، العالم الهولندي المعروف باسم Snell.
لهذا ، يبدأ هذا الفرع من البصريات من وجود شعاع ضوئي ، يتم وصف سلوكه بواسطة قواعد الهندسة لإيجاد صيغ للعدسات والمرايا والديوبتر. بهذه الطريقة يمكن دراسة ظواهر مثل قوس المطر، انتشار الضوء والمنشورات. كل هذا باستخدام لغة التابع الرياضيات.
البصريات الحديثة
ينشأ الفرع المعاصر للبصريات مع فيزياء الكم ومجالات المعرفة الجديدة التي جعلها هذا الأخير ممكنًا ، بالإضافة إلى تطبيقاتها النهائية في الهندسة. وهكذا ، البصريات الحديثة تشمل مجموعة متنوعة هائلة من المجالات الجديدة ابحاث فيما يتعلق بالضوء وتطبيقاته ، ومنها:
- آليات الليزر (تضخيم الضوء بمحاكاة انبعاث الإشعاع).
- الخلايا الكهروضوئية وأضواء LED والمواد الخارقة.
- الإلكترونيات الضوئية ، جنبًا إلى جنب مع الحوسبة، ومعالجة الصور الرقمية.
- هندسة الإضاءة ، مع تطبيقات في التصوير، ال مسرح فيلم وغيرها من المجالات.
- البصريات الكمومية والدراسة الفيزيائية للفوتون كجسيم ضوئي وموجة ضوئية في نفس الوقت.
- بصريات الغلاف الجوي وفهم عمليات الضوء الجوي.