I bob. Optikaning vujudga kelishi

1.1-rasm.Arximedning dushman flotini konkav yordamida yoqib yuborishi.
Ptolomey shu maqsadda maxsus tajriba o'tkazdi. U diskni oldi va uning atrofida ikkita hukmdor markaz atrofida aylandi - A va B ko'rsatkichlari(1.2-rasm).





1.2-rasm. Ptolomey diski.
Ushbu disk Ptolemey suvga yarim botirilgan va yuqori o'lchagichni suvda pastki qismining davomi bo'lgunga qadar harakatlantirgan. Diskni suvdan olib tashlaganidan keyin u tushish va sinish burchaklarini aniqladi.Biroq, Ptolomey eksperimenti to'g'ri o'tkazilgan bo'lsa ham, u tushish va sinish burchaklari uchun juda yaxshi raqamli qiymatlarni qo'lga kiritgan bo'lsa ham, u haqiqiy qonunni o'rnatolmadi.Optikaning rivojlanish tarixidagi ikkinchi muhim qadam yorug'likning sinishi (dioptrikasi) qonunlarini tushunishdan iborat bo'lib, faqat ko'p asrlar o'tib amalga oshirildi. Dioptrik tajribalar Evklid va Kleomedes (milodning I asrlari) tomonidan tasvirlangan, Aristofan (miloddan avvalgi 400 y.) va Pliniy Elder (milodiy I asr) tomonidan shisha to'plardan tutashtiruvchi linzalar sifatida foydalanilganligi va refraktsiya to'g'risida keng ma'lumotlar keltirilgan. Ptolomey (milodiy 130 yil) bu savolning ahamiyati keyinchalik uning astronomik kuzatuvlarning aniqligi bilan bevosita bog'liqligidan iborat edi. Biroq, sinish qonunlarini Ptolomey tomonidan ham, XI asrda yozgan arab olimi Ibn al-Xaysam ham o'rnatolmadi. optikaga oid mashhur risola, hatto G. Galiley va I. Kepler ham emas.O'rta asrlarda optikasi Sharqda, so'ngra Evropada rivojlanishda davom etdi.  Biroq,insonyat hayotidagi ushbu uzoq davrda yangi muhim natijalarga erishilmadi. Bu vaqt ichida yagona muhim yutuq XIII asrdagi ixtiro ko’zoynaklar edi(1.3-rasm). Ammo bu ixtiro nazariy optikaning rivojlanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatmadi.

1. 3-rasm. XIII asrda ixtiro qilingan ko’zoynak.

Optik tadqiqotlar antik zamondan kelib chiqqan. Buning sababi shundaki, inson ma'lumotlarning katta qismini ko'rish orqali oladi.Optikaga oid birinchi asarlar Antik davr olimlariga (Evklid, Arximed, Aristotel va boshqalar) qaytadi. Ularni o'rganishning asosiy ob'ekti geometrik optik edi va tadqiqotlar jarayonida ko'zdan chiqadigan vizual nurlar nazariyasidan asta-sekin ko'zning to'g'ri chiziqli tarqaladigan nurlarini qabul qiladigan optik asbob sifatida qabul qilinadigan nazariyaga o'tish amalga oshirildi. Ushbu ishlarning natijasi yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi, uning aks etishi, eng oddiy optik asboblarning (tekis va egri nometall, linzalar va boshqalar) ishlashini tushuntirish asoslarini yaratish edi.Optikaning rivojlanishida juda muhim rol o'ynagan ko’zoynaklardan keyingi eng muhim ixtiro teleskopni yaratish edi. Teleskop bir kishi tomonidan ixtiro qilinmagan. Ehtimol, XVI asrning boshlarida buyuk italiyalik rasom Leonardo da Vinchi soda teleskop ishlab chiqqan. Ushbu ixtiroga kelgan boshqa olimlar va ixtirochilar haqida ham ma'lumotlar mavjud. Biroq, teleskop ixtirosidagi hal qiluvchi qadam Galiley tomonidan amalga oshirildi.
1609- yilda Galiley teleskop qurdi. U o'z ixtirosini osmon jismlarini kuzatish uchun teleskop sifatida ishlatgan va shu bilan birga Kopernik ta'limotini himoya qilishga imkon beradigan bir qator muhim astronomik kashfiyotlarni qilgan. Biroq Galiley optikada nazariy tadqiqotlar bilan shug'ullanmagan. U o'zi ixtiro qilgan teleskopning harakatlari nazariyasini ham ishlab chiqmagan.
Eng oddiy optik asboblar nazariyasining asoslari buyuk nemis astronomi Yoxannes Kepler tomonidan ishlab chiqilgan. 1604- yilda u geometrik optikaning asoslarini bayon qilgan asar yozgan. U ob'ektning har bir nuqtasini divergiya nurlarining manbai deb hisoblab, ko'zning va umuman optik asbobning ta'sirini tushuntirdi. Ko'z, ko'zgu, linzalar yoki linzalar tizimi bu ajralib turuvchi nurlarni qayta to'plashi mumkin va ajralib turuvchi nurlardan birlashuvchi nurlar hosil bo'ladi. Bundan tashqari, bu nurlar yana bir nuqtada yig'iladi, bu ob'ektning nuqtasi tasvirini aks ettiradi. Shunday qilib, tasvirning har bir nuqtasi ob'ektning bitta va faqat bitta nuqtasiga to'g'ri keladi. Kepler shu nuqtai nazardan birin ketin joylashtirilgan eng oddiy optik qurilmalardagi bikonveks va bikonkave linzalardagi nurlanish yo'lini ko'rib chiqdi. Ushbu ob'ektiv tizimi bu tizim1611-yilda Kepler optikaga oid yangi asarini nashr etdi. Unda olim optik qurilmalar nazariyasini rivojlantirishni davom ettirdi. Xususan, u bu erda Galileydan farqli teleskopni tasvirlab berdi va u yanada muvaffaqiyatli chiqdi. Kepler trubkasi ikkita bikonveks linzadan iborat edi. Kepler o'zi faqat uning tuzilishini tasvirlab bergan, ammo quvurlar qurmagan. Bu boshqa olimlar tomonidan qilingan.Optik qurilmalarda tasvirlarni yaratish nazariyasini ishlab chiqqan Kepler yangi tushunchalarni joriy etdi: "fokus" va "optik o'q". Ushbu tushunchalar xali ham optikada qo'llaniladi.
Optikani rivojlantirishning navbatdagi muhim bosqichi yorug'likning sinish qonunini kashf etish edi. Kepler bu qonunni hali bilmagan. U foydalangan qonun noto'g'ri edi. Biroq, bu olimni izlanishlariga to'sqinlik qilmadi. Haqiqat shundaki, Kepler ko'rib chiqqan barcha holatlarda yorug'lik nurlari asosiy optik o'qga yaqin o'tadi deb taxmin qilish mumkin edi. Bunday holda, tushish burchagi va sinish burchagi kichikligi sababli, sinish qonuni taxminan yozilishi mumkin
Kepler tomonidan tushish va sinishning kichik burchaklari uchun ishlatilgan qonun to'g'ri natijalarga olib keldi. Yorug'likning sinishi qonuni gollandiyalik olim Snell tomonidan o'rnatildi, ammo uni nashr etmadi. Ushbu qonun Dekart tomonidan 1637- yilda nashr etilgan. Kepler tomonidan poydevor qo'yilgan geometrik optik endi yanada rivojlanishi mumkin.

1.1 XVII – XIX asrlarda optikaning rivojlanishidagi tarixiy bosqichlar

O'rta asr olimlari asosan Antik davr yutuqlarini takrorladilar. Ular (xususan, Alhazen) sinish qonunini shakllantirishga yaqinlashdilar. Biroq, optikaning haqiqiy rivojlanishi faqat 17-asrda boshlangan. Bu yerda rol nafaqat buyuk astronom, balki ajoyib optik ham bo'lgan I. Keplerga tegishli. O'rta asr olimlarining optik ishlarini tizimlashtirgan va bir qator tuzatgan, u zamonaviy optikaning, ayniqsa optik asboblarni yaratish nazariyasi va amaliyotining (Kepler naychasi) kashfiyotlaridan biriga aylandi . Shu munosabat bilan buyuk Galiley Keplerga qo'shildi. Bundan tashqari, ikkalasi ham yorug'likning sinish qonunini bilishmagan. U 1621 yilda gollandiyalik matematik Villebrod Snellius (1580-1626) tomonidan tashkil etilgan bo'lib , u hech qachon o'z kashfiyotini ommaga oshkor qilmagan. XVIII asrning boshida mikroskop va ko‘rish trubasi kashf etildi. Optik asboblar keng miqyosda astronomiya va boshqa sohalarda ishlatila boshlandi. Bu optik asboblarning takomillashtirilishi yorug‘likning qaytishi (katoptrika) va yorug‘likning sinishi (dioptrika) to‘g‘risidagi ta’limotlarni ham rivojlantirishni talab etar edi. Bu qonunning quyidagi matematik holatda yozilishi Dekartga tegishlidir. (1637)
(1.1)
Dekart birinchi bo‘lib bu qonunni yorug‘likning Nyuton tomonidan taklif etilgan korpuskulyar nazariyasiga asoslanib tushuntirish uchun o‘rinib ko‘rdi. Mikroskop, ko‘rish trubasi, parobolik ko‘zgularning kashf etilishi bu tasavvurlarni to‘ldirib mukamallashtirib bordi. XVII asrning oxirlariga kelib yorug‘likning tabiati to‘g‘risida ikkita nazariy qarash paydo bo‘ldi. Birinchisining asoschisi I.Nyuton bo‘lib, uning fikricha yorug‘lik mayda zarralardan ya’ni korpuskulalardan tashkil topgan (korpuskulyar nazariya). Ikkinchisining asoschisi R.Guk va X.Gyuygens bo‘lib, bularning fikricha yorug‘lik butun olamni to‘ldiruvchi gipotezik elastik muhit - olam efirida tarqaluvchi elastik to‘lqin deb tushuntirar edi (to‘lqin nazariyasi). Nyutonning fikricha yorug‘lik juda kichik zarralar-korpuskulalardan iborat bo‘lib, ular mexanika qonunlariga bo‘ysunadi va bu zarralar yarqirab chug‘lanib turgan jismlar tomonidan chiqariladi. Ular katta tezlikda to‘g‘ri chiziqli trayektoriya bilan harakat qiladilar deb tushunar edi. Yorug‘likni sinishini zarralar bir optik muhitdan boshqa optik muhitga o‘tganda tezligini o‘zgartirishi deb tushuntiradi. Yorug‘likning korpuskulyar va to‘lqin nazariyasi moddaning sindirish ko‘rsatkichi bilan yorug‘likning moddadagi tezligi orasidagi bog‘lanishga olib keladi. Nyuton nazariyasiga asosan yorug‘likning sinishi ikki muhit chegarasida korpuskulalar tezligining normal tashkil etuvchisi shu chegarada ta’sir etuvchi kuch tomonidan o‘zgartiriladi deb hisoblanadi (1.4-rasm).