Kerr effekti va undan foydalanish

I. Optika fanining predmeti, maqsadi va vazifasi
1.1. Optika fanining maqsadi
Optika grekcha “opticos” – ko’raman degan so’zdan olingan bo’lib, fizikaning bu bo’limida yorug’likning tabiati, yorug’lik xodisalaridagi qonuniyatlar va yorug’lik bilan moddalarning o’zaro tahsiriga doir jarayonlar o’rganiladi.
Yorug’likning tabiati. Optikaning boshlangich tasavvurlari juda kadimdan boshlangan.Kadimgi mutafakkirlar yorug’lik xodisalarining moxiyatini kurish sezgilariga asoslanib tushunishga asoslangan. Optika - yorug’likning tabiati, uning hosil bo’lishi va tarqalish qonunlarini, modda (muhit) bilan ta’siri jarayonlarini o’rganadigan fandir. Optika - grekcha (optiks) - ko’rish degan ma’noni bildiradi [1].
Optika bo’limida to’lqin uzunligi 0,1 dan 1 sm gacha diapazondagi spektrga ega bo’lgan elektromagnit to’lqinlari o’rganiladi. Demak, yorug’lik deganda to’lqin uzunligi yuqoridagi diapazonda bo’lgan barcha tarqalayotgan elektromagnit maydonlari nazarda tutiladi. Ko’zga ko’rinadigan yorug’likka tegishli elektromagnit to’lqinlar 0,4-0,76 μm intervaldagi uzunlikka ega bo’ladi. Optikaning eng asosiy muammosi - yorug’likning tabiati haqidagi masaladir.Yorug’likning tabiati xaqidagi boshlang’ich tasavvurlar qadimgi asrlarda paydo bo’lgan. Qadimgi induslar ko’z "olov tabiat" ga ega deb o’ylaganlar:
Grek filosofi va matematigi Pifagor (er.av. 582-580 yy.) ko’zdan buyumlarga qarab "qaynoq bug’lanishlar" chiqadi va shu sababli ko’rish sezgilari paydo bo’ladi, deb ҳisoblagan [1].
Empedokl (er.av.492-432 yy.) - nurlanuvchi jismlardan ko’zga, ko’zdan nurlanuvchi jismlarga qarab nurlanish oqimi yo’naladi va ular uchrashib ko’rish sezgisini uyg’otadi, deb qaragan. Optika fanining maqsadi - tabiat qonunlarini o’rganishdan va shu qonunlar asosida kuzatilayotgan hodisalarni tushuntirishdan, hamda yangi hodisalarni bashorat qilishdan iborat [1].


1.2. Optika fanining vazifasi
Optika fanining vazifasi
- Tabiiy-ilmiy tafakkurni va materialistik dunyoqarashni shakllantirish;
- Fizikaviy nazariyani imkoniyat darajasida aniq bir matematik ko`rinishda taqdim etish;
- Talabalarda fizikaviy modellar va ilmiy farazlarning qo’llanish chegaralari to’g’risida aniq tushuncha hosil qilish, ularni keng hodisalar va fizikaviy jarayonlarni tahlil qilishda yuzaga keladigan muammolar yechimining ma`lum usullari bilan tanishtirish [1].
Optika yorug’lik to’g’risidagi fan bo’lib, elektromagnit to‘lqinning juda qisqa, kam sohasini tashkil etadi.Tabiiy yorug’lik manbai Quyoshdir.Yorug’lik to’g’risidagi fan ham Quyosh kabi qadimiydir (optika-ko‘rish).Optika ya’ni yorug’lik haqidagi birinchi ta’limot nima uchun odam o’z atrofidagi narsalarni ko’radi degan savolga javob berishga urinishlar natijasida vujudga kelgan.Yorug‘likning ta’siri haqidagi ta’limot juda qadim zamonlarda vujudga kelgan. Optika so‘zining lug‘aviy ma’nosi — «ko‘rish idroklari haqidagi fan»ni anglatib, optos — ko‘zga ko‘rinadigan so‘zidan olingan. Yorug‘likning to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tarqalish qonuni eramiz- dan besh ming yil oldin ham ma’lum bo‘lib, undan chiqadigan xulosalardan Qadimgi Misrdagi qurilish ishlarida foydalanilgan. Pifagor, jismlarning ko‘rinishiga sabab—ularning o‘zlaridan zarra- chalar chiqarishidir deb, hozirgi nazariyalarga juda yaqin bo‘lgan fikrlarni ham aytgan. Geometrik optikaning ikkita asosiy qonunidan biri—yorug‘- likning tushish va qaytish burchaklarining tengligi haqidagi qonun Platon maktabi vakillari tomonidan ta’riflangan. Yorug‘likning sinish qonuni esa bir necha asrlardan keyin kashf qilingan. Optika - yorug’likning tabiati, uning hosil bo’lishi va tarqalish qonunlarini, modda (muhit) bilan ta’siri jarayonlarini o’rganadigan fandir. Optika - grekcha (optiks) - ko’rish degan ma’noni bildiradi. Optika bo’limida to’lqin uzunligi 0,1 dan 1 sm gacha diapazondagi spektrga ega bo’lgan elektromagnit to’lqinlari o’rganiladi. Demak, yorug’lik deganda to’lqin uzunligi yuqoridagi diapazonda bo’lgan barcha tarqalayotgan elektromagnit maydonlari nazarda tutiladi. Ko’zga ko’rinadigan yorug’likka tegishli elektromagnit to’lqinlar 0,4-0,76 μm intervaldagi uzunlikka ega bo’ladi. Optikaning eng asosiy muammosi - yorug’likning tabiati haqidagi masaladir. Optika fanining maqsadi - tabiat qonunlarini o’rganishdan va shu qonunlar asosida kuzatilayotgan hodisalarni tushuntirishdan, hamda yangi hodisalarni bashorat qilishdan iborat [1].
- Tabiiy-ilmiy tafakkurni va materialistik dunyoqarashni shakllantirish;
- Fizikaviy nazariyani imkoniyat darajasida aniq bir matematik ko`rinishda taqdim etish;
- Talabalarda fizikaviy modellar va ilmiy farazlarning qo’llanish chegaralari to’g’risida aniq tushuncha hosil qilish, ularni keng hodisalar va fizikaviy jarayonlarni tahlil qilishda yuzaga keladigan muammolar yechimining ma`lum usullari bilan tanishtirish [1].
Optika yorug’lik to’g’risidagi fan bo’lib, elektromagnit to‘lqinning juda qisqa, kam sohasini tashkil etadi.Tabiiy yorug’lik manbai Quyoshdir.Yorug’lik to’g’risidagi fan ham Quyosh kabi qadimiydir (optika-ko‘rish).Optika ya’ni yorug’lik haqidagi birinchi ta’limot nima uchun odam o’z atrofidagi narsalarni ko’radi degan savolga javob berishga urinishlar natijasida vujudga kelgan. Yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishi qadimda Mesopotamiya va qad. Misrda maʼlum boʻlgan hamda undan qurilish ishlarida foydalanishgan.Tasvirning koʻzguda hosil boʻlishi bilan miloddan avvalgi 3-asrda Aristotel, Platon, Yevklidlar shugʻullanishgan. O.ning rivojlanishi I. Nyuton, R. Guk, F. Grimaldi, X. Gyuygens va boshqalarning ishlari bilan bogʻliq. 11-asrda arab olimi Ibn al-Xaysam (Algazen) O. toʻgʻrisida risola yozgan boʻlsada, yorugʻlikning sinishi qonunini ifodalay olmagan. Faqat 1620-yillarda bu qonunni tajriba yoʻli bilan golland olimi V. Snellius va R. Dekart isbotladi. 17-asrdan yorugʻlik haqida korpuskulyar va toʻlqin nazariyalar paydo boʻla boshladi. Yorugʻlik korpuskulyar (zarra) nazariyasining targʻibotchisi X. Gyuygens edi [1].
Yorugʻlikning toʻlqin tabiati haqidagi tasavvurlar M. Lomonosov va L. Eyler tomonidan rivojlantirildi. 19-asr boshlarida ingliz olimi T. Yung va O. Frenel ishlari yorugʻlik toʻlqin nazariyasining uzil-kesil gʻalabasiga olib keldi. O. Frenel kristallooptika hodisalariga toʻlqin nazariyasini qoʻlladi. T. Yung yorugʻlik interferensiyasi hodisasini kuzatdi. Bu hodisa yorugʻlik toʻlqin tabiatiga ega ekanligini koʻrsatdi. O. Frenel yorugʻlik interferensiyasi asosida yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishini, turli difraksiya xrdisalarini va boshqalarni tushuntirdi. Yorugʻlikning sinishi va qaytishida yorugʻlikning qutblanishini fransuz olimi E. Malyus kuzatdi (1808) va fanga "yorugʻlikning qutblanishi" terminini kiritdi. M. Faradey yorugʻlik qutblanish tekisligining magnit maydonda burilishini kashf qildi (1846) va elektromagnetizm bilan O. orasidagi bogʻlanishni, tok kuchi elektromagnit birligining elektro-statik birligiga nisbati yorugʻlik tezligiga tengligini (3-10¹¹sm/s) topdi [2].
J. K. Maksvell elektromagnit maydon tushunchasini rivojlantirdi, yorugʻlik ham elektromagnit toʻlqindan iborat, degan nazariyani yaratdi. U yorugʻlikning elektromagnit nazariyasiga asoslanib, yorugʻlikning hatto bosimi boʻlishini aytdi va uning son miqdorini nazariy aniqladi (1873). Uning nazariy tekshirishlari elektromagnit maydonning yorugʻlik tezligiga teng tezlik bilan tarqalishini koʻrsatdi.Italyan olimi A. Bartoli esa 1876 yilda yorugʻlik bosimining termodinamik asosini yaratdi.1899 yilda P. N. Lebedev birinchi boʻlib tajriba yoʻli bilan yorugʻlik bosimini aniqladi. 1888 yil da G. Gers vakuumda tarqalayotgan elektromagnit maydonning tezligi yorugʻlik tezligiga teng ekanligini aniqladi va J. Maksvell nazariyasini tajriba yoʻli bilan tasdikladi. Yorugʻlikning modsalar bilan taʼsirlashuvini 19-asr 90-yillarida juda koʻp olimlar, jumladan, nemis olimi E. Drude, G. Gelmgols va G. A. Lorents tekshirdilar. Lorents modda va yorugʻlikning elektromagnit nazariyasini yaratdi. Shu nazariya asosida O.dagi qator hodisalarni, mas, yorugʻlikning dispersiya hodisasi, dielektrik singdiruvchanlik ye ning elektromagnit toʻlqin uzunligi X ga bogʻliq boʻlishi va h.k.ni tekshirish va tushuntirish mumkin boʻldi [2]. Materialni bayon qilish uchun sirtiy (ikki o‘lchamli) va hajmiy (uch o‘lchamli) to‘lqin xarakteristikasi hisoblangan ikki asosiy “to‘lqin fronti” va “nur” tushunchalari zarurdir. Bu yerda biz faqat izotop muhitdagi hodisalarni ko‘rib chiqish bilan chegaralana-miz, dasturga mos ravishda maktabda anizotrop muhit o‘rganil-maydi. Hamma nuqtalari bir xil fazada tebranadigan sirt to‘lqin fronti deyiladi.Boshqacha aytganda, bir xil fazadagi sirtlar to‘lqin frontidir.To‘lqin olib o‘tayotgan energiya oqimi bilan mos tushgan yo‘nalish nur deb ataladi. Bir jinsli muhitda nur to‘lqin fronti yo‘nalishi bilan bir xil bo‘ladi. Yorug‘likning qaytish va sinish qonuni. Yorug‘likning qaytish hamda sinish hodisasi bilan, qaytish qonuni bilan o‘quvchilar VI sinfda tanishishgan; sinish qonuni u yerda kiritilmagan. Ammo IX sinfda bu tushuncha va qonunlar shunchaki qaytarilmaydi, balki jiddiy ravishda umumlashtiriladi va chuqurlashtiriladi [2].
-birinchidan, qaytish va sinish hodisalari yorug‘lik nurining xususiy holi bo‘lmasdan, to‘lqinlarning umumiy xossasi sifatida ko‘rib chiqiladi.
-ikkinchidan, qaytish va sinish qonunlari Gyuygens tamoyilidan nazariy holda asoslanib, nazariyaning to‘g‘riligi tajriba orqali tasdiqlanadi.
-uchinchidan, ikki muhit chegarasida yorug‘lik to‘lqinining holati energetik nazardan tahlil qilinadi [2].
Shuning uchun o‘quv materiallari takrorlanadi degan fikrlarning asosi yo‘q. Yorug‘likning qaytish va sinish qonunini o‘rganish hammaga ma’lum. Odatda yorug‘lik nurlarining yo‘li ko‘rib chiqiladi. Biroq, bitiruvchi sinf o‘quvchilari elek­tromagnit to‘lqinlarni energetik xarakteristikalarini o‘rganganliklari uchun, yorug‘lik nuri (yassi to‘lqin) ikki tiniq sirt chegarasiga tushgandagi hodisalarni ko‘rsatish, so‘ngra energetik nuqtai nazardan tahlil qilish maqsadga muvofiqdir. Hodisani tahlil qilish uchun quyidagi tajribani o‘tkazish yaxshi natija beradi.Optik doiraning o‘rtasiga shishadan tayyorlangan yarim sharni mahkamlaymiz. Yorug‘lik dastasi uning tekis sirtiga qiya holda tushsa, yorug‘likning, bir qismi qaytadi, ikkinchi qismi sinadi va qisman plastinka orasidan o‘tadi. Bu yorug‘lik dastalarida yorug‘likning jadalligi (nurlanish oqimining sirtiy zichligi) bir xil emas.Tushish burchagi o‘zgarganda, mos holda ularning har bir qismida yorug‘lik intensivligi ham o‘zgaradi. Xususan, yorug‘­lik qaytgan qismida kamaysa, singan qismida ortadi va aksincha [2].
Yorug‘lik optik shaffof muhitlarning chegarasiga tushganda yorug‘lik energiyasining balansini ko‘rib chiqamiz. O‘quvchilar diqqatini quyidagi o‘zaro bog‘lanishga qaratamiz:
-agar to‘shayotgan yorug‘lik oqimini-Iо, qaytganini-I₁ yutilganini-I₂ sindirayotgan muhitdan o‘tganini I₃ bilan belgilasak, u holda energiyaning saqlanish qonuniga asosan quyidagini yozish mumkin:
-ikki shaffof muhit chegarasida yorug‘likning tushish burchagi o‘zgarsa, qaytgan va singan yorug‘lik oqimlarining qiymati ham o‘zgaradi, lekin energiyaning umumiy balansi saqlanadi; chunonchi tushish burchagi ortishi bilan qaytgan nur oqimi ortib, singani esa kamayib boradi;
-tajriba va nazariyaning ko‘rsatishicha, yorug‘lik oqimi shisha plastinkadan o‘tayotganda uning har bir sirtida yorug‘lik qaytadi: havodan shisha plastinkaga normal holda tushsa, taxminan 4 foizi, 60^° burchak ostida tushsa, 9 foizi qaytadi. Bundan linzalar va murakkab optik sistemalar fotoapparat, proyektor, tele­skop, mikroskop va boshqalar tayyorlashda foydalaniladi [2].
-optik muhit (shisha, suv, uglerod sulfid, havo) da yorug‘lik qisman yutiladi va nurlanish energiyasi moddaning ichki energiyasiga aylanadi [3].
Kursning ana shu joyiga quyidagi o‘quv muammosini quyish mumkin: yorug‘likning qaytish va sinish hodisalarini miqdoriy jihatidan o‘rganing va shunga mos keladigan qonunini toping. Ravshanki, yorug‘lik elektro­magnit to‘lqin deb talqin qilingani uchun unga mos keluvchi qonunlar esa nazariy holda Gyuygens tamoyili­dan hosil qilinadi. Kursni murakkabroq darajada o‘rganmoqchi bo‘lganlar esa interferensiyaning chegaraviy shartlaridan foydalanadilar. Biroq nazariy isbotlash mumkinligi, demonstratsion tajribalarni zarur ekanligini inkor etmaydi. Darsni shunday tashkil etish kerakki, tajriba va nazariya navbatma-navbat amalga oshirilsa, bilim mustahkamlanadi va bir-birini to‘ldiradi. Tola optikasi. Juda tez rivojlanib ketayotgan hozirgi zamonaviy optikaning bo‘limi to‘lqin optikasida yorug‘likning to‘la qaytishidan keng ravishda foydalanilmoqda. Yorug‘lik oqimi yordamida energiyani uzatishga xizmat qiladigan qator asbob va uskunalar shu nomda yuritiladi. Bu asboblarning asosiy qismi eshib tayyorlangan ingichka shaffof dielektrik tolalardan iborat nur yo‘naltiruvchi sistema hisoblanadi (Shundan “to‘lqin op­tika” nomi kelib chiqqan), Har bir tola kvarts shishadan tayyorlangan ipdan iborat bo‘lib, ustki qobig‘iga shu moddaning bor, germaniy yoki fosfor aralashmasi qoplangan bo‘ladi. Ip radiusi undan bir necha yuz mikrometrgacha bo‘lib, ko‘zga ko‘rinadigan nur uchun sindirish ko‘rsatgichi Qobiq radiusi ip radiusidan 5-10 marta katta bo‘lib, sindirish ko‘rsatrichi esa ga teng bo‘ladi. Yorug‘lik oqimi ip sirtiga chegaraviy burchakdan katta bo‘lgan burchak ostida tushib, qobiqdan to‘la qaytib, yorug‘lik o‘tkazgich bo‘yicha ancha masofaga tarqaladi. Hozirgi paytda juda oz so‘nadigan iplar hosil qilishga erishildi. Ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik sariq-ko‘k spektr qismida ( 500nm) yorug‘lik nur yo‘naltiruvchi o‘tkazgichda 1 m yo‘l o‘tib 2,3 foiz zaiflashadi, 10m yo‘l yursa, 26 foiz, 100 m ga esa 10 mar­ta zaiflashadi. Infraqizil nurlar ( 1,3 mkm) yanada kam yutiladi. 1km masofada 15 foiz, 10 km masofada esa taxminan 4 marta zaiflashadi. Tola optikasi amalda keng ravishda qo‘llanilmoqda. Egiluvchan yorug‘lik o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi bo‘yicha yorug‘likning ravshan oqimini yuboramiz. Bu nur kirib borish qiyin bo‘lgan har qanday joyni yoritadi. Tibbiyotda yorug‘lik o‘tkazgich endoskop asbobning (grekcha endon - r-ichki va skopeo -ko‘raman) asosiy qismi bo‘lib, inson ichki a’zolarini (qizilo‘ngach, oshqozon, ichakni) ko‘rishga imkon beradi. Endoskop egiluvchan yorug‘lik o‘tkagichdan iborat bo‘lib, qizilo‘ngach orqali oshqozon ichiga kiritiladi. Yorug‘lik o‘tkazgich ipining bir qismi yoritishda foydalaniladi, boshqa ip yordamida esa ichki a’zolaridan qaytgan yorug‘lik okulyarga qaytadi. Hozirgi zamon endoskoplarida yo‘llar bo‘lib, ular orqali ingichka egiluvchan asbob kiritilib, qorin bo‘shlig‘ini ochmasdan operatsiya ishlarini bajarish, shuningdek, bemorning zararlangan joyiga dori yuborilishi mumkin. Tola optikasi sim orqali uzatiladigan aloqa vositalari telefon, telegraf, kabelli oynai jahonni butunlay o‘zgartirib yuborishi mumkin. Shu maqsadda yorug‘lik o‘tkazgich orqali nurlanishni yutilishi kichik bo‘lgan infraqizil diapazonida lazer nuri yuboriladi. Bu oqim uzatilayotgan axborot bilan modullashtiriladi, chiqish joyida fotoelement yordamida elektr signaliga aylantiriladi. Optik aloqa kanallarining afzalligi shundan iboratki, bitta yorug‘lik uzatkich metall o‘tkazgichlarga nisbatan yuz va hatto ming marta ko‘p axborotlarni uzatish imkoniyatiga ega. Metall o‘tkazgichlar tashqi magnit maydon ta’siriga beriluvchan bo‘ladi. Optik aloqa kanali tovushning aniq eshitilishiga xalaqit beruvchi shovqin-suronlarga va biror tashqi ta’sirga berilmaydi. Nihoyat, metall o‘tkazgichlarni yorug‘lik o‘tkazgichlar bilan almashtirish qimmat turuvchi rangli metallarni ko‘p miqdorda iqtisod qilishga imkon berdi.Aloqaning optik kanallari bilan birinchi o‘tkazilgan tajribalar ularning samaradorligi yuqori ekanligini ko‘rsatdi. To‘lqin optikasi muammosi o‘quvchilar uchun qiyin bo‘lmagan, ularni juda qiziqtiradigan materiallar jumlasiga kiradi. Shu sababli mazkur material o‘quv­chilar mustaqil ma’ruza tayyorlab, ma’lumot berishlari uchun xizmat qiladi. Aytilgan muammolardan tashqari konussimon yorug‘lik o‘tkazgichlar yordamida tarqaluvchi yoki yig‘iluvchi yorug‘lik oqimlari haqida ma’lu­mot berish energiya uzatish kabi muammolarni hal etish, optik kanallardan, EHM da foydalanish kabi muammolar mavjud [3].
Optika (yunoncha “optike” — koʻrish haqidagi fan) — fizikaning yorugʻlikning tabiatini, yorugʻlik hodisalari qonuniyatlarini, yorugʻlik bilan moddalarning oʻzaro taʼsirini oʻrganadigan boʻlimi hisoblanadi. Yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishi qadimda Mesopotamiya va qadimgi Misrda maʼlum boʻlgan hamda undan qurilish ishlarida foydalanishgan. Tasvirning koʻzguda hosil boʻlishi bilan miloddan avvalgi 3-asrda Aristotel, Platon, Yevklidlar shugʻullanishgan. Optikaning rivojlanishi I. Nyuton, R. Guk, F. Grimaldi, X. Gyuygens va boshqalarning ishlari bilan bogʻliq. 11-asrda arab olimi Ibn al-Xaysam (Algazen) Optika toʻgʻrisida risola yozgan boʻlsada, yorugʻlikning sinishi qonunini ifodalay olmagan. Faqat 1620-yillarda bu qonunni tajriba yoʻli bilan golland olimi V. Snellius va R. Dekart isbotladi. 17-asrdan yorugʻlik haqida korpuskulyar va toʻlqin nazariyalar paydo boʻla boshladi. Yorugʻlik korpuskulyar (zarra) nazariyasining targʻibotchisi X. Gyuygens edi.
Yorugʻlikning toʻlqin tabiati haqidagi tasavvurlar
M. Lomonosov va L. Eyler tomonidan rivojlantirildi. 19-asr boshlarida ingliz olimi T. Yung va O. Frenel ishlari yorugʻlik toʻlqin nazariyasining uzil-kesil gʻalabasiga olib keldi. O. Frenel kristallooptika hodisalariga toʻlqin nazariyasini qoʻlladi.
T. Yung yorugʻlik interferensiyasi hodisasini kuzatdi. Bu hodisa yorugʻlik toʻlqin tabiatiga ega ekanligini koʻrsatdi. O. Frenel yorugʻlik interferensiyasi asosida yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishini, turli difraksiya xodisalarini va boshqalarni tushuntirdi. Yorugʻlikning sinishi va qaytishida yorugʻlikning qutblanishini fransuz olimi E. Malyus kuzatdi (1808) va fanga "yorugʻlikning qutblanishi" terminini kiritdi. M. Faradey yorugʻlik qutblanish tekisligining magnit maydonda burilishini kashf qildi (1846) va elektromagnetizm bilan Optika orasidagi bogʻlanishni, tok kuchi elektromagnit birligining elektro-statik birligiga nisbati yorugʻlik tezligiga tengligini (300000 km/s) topdi.
J. K. Maksvell elektromagnit maydon tushunchasini rivojlantirdi, yorugʻlik ham elektromagnit toʻlqindan iborat, degan nazariyani yaratdi. U yorugʻlikning elektromagnit nazariyasiga asoslanib, yorugʻlikning hatto bosimi boʻlishini aytdi va uning son miqdorini nazariy aniqladi (1873). Uning nazariy tekshirishlari elektromagnit maydonning yorugʻlik tezligiga teng tezlik bilan tarqalishini koʻrsatdi. Italyan olimi A. Bartoli esa 1876 yilda yorugʻlik bosimining termodinamik asosini yaratdi. 1899 yilda P. N. Lebedev birinchi boʻlib tajriba yoʻli bilan yorugʻlik bosimini aniqladi. 1888 yil da G. Gers vakuumda tarqalayotgan elektromagnit maydonning tezligi yorugʻlik tezligiga teng ekanligini aniqladi va J. Maksvell nazariyasini tajriba yoʻli bilan tasdiqladi.
Yorugʻlikning moddalar bilan taʼsirlashuvini 19-asr 90-yillarida juda koʻp olimlar, jumladan, nemis olimi E. Drude, G. Gelmgols va G. A. Lorents tekshirdilar. Lorents modda va yorugʻlikning elektromagnit nazariyasini yaratdi. Shu nazariya asosida Optikadagi qator hodisalarni, masalan yorugʻlikning dispersiya hodisasi, dielektrik singdiruvchanlikning elektromagnit toʻlqin uzunligiga bogʻliq boʻlishi va h.k.ni tekshirish va tushuntirishga muofiq boʻldi.
Klassik elektron nazariya ayrim optik hodisalarni tushuntirib bera olmadi va nazariya natijalari tajriba natijalariga, masalan, mutlaq qora jismning issiklik nurlanishi spektrida energiya taqsimoti va boshqalarga mos kelmay qoldi. Bunday qiyinchilikni bartaraf qilish uchun M. Plank yorugʻlikning kvant nazariyasini yaratdi (1900). Optikaning keyingi rivojlanishi kvant mexanika nazariyalari bilan bogʻliq. Fotoeffekt hodisasi uchun Plank nazariyasini A. Eynshteyn rivojlantirib, yorugʻlik kvanti — foton tushunchasini fanga kiritdi (1905). Yorugʻlikning elektromagnit nazariyasi nisbiylik nazariyasining yaratilishiga mos boʻldi.Optikani shartli ravishda geometrik optika va toʻlqin optikasiga, fiziologik optika, nochiziqli optika va boshqa xillarga boʻlinadi. Geometrik optikada yorugʻlikning qaytishi va sinishi qonunlari asosida, yaʼni ikki muhit chegarasida yorugʻlikning sinishi va qaytishi natijasida obʼyektlarning tasviri hosil boʻlishini tushuntirish mumkin. Unda fotometriya, yorugʻlik oqimi, yorugʻlik kuchi, yoritilganlik va yorugʻlikni miqdoriy ifodalovchi boshqa kattaliklar qaraladi.
Geometrik optika fotometriya bilan birga optika texnikasi, yaʼni optik asboblar nazariyasi va ratsional yoritish, yorugʻlik dastasini taqsimlash va yoʻnaltirish taʼlimotining ilmiy asoslari bilan ham shugʻullanadi.Toʻlqin optikasida interferensiya, difraksiya va yorugʻlikning qutblanishi kabi yorug’lik tabiati bilan bogʻliq boʻlgan hodisalar oʻrganiladi. Bu hodisalar nazariyalarining rivojlanishi yorugʻlik tabiatini toʻla ochib berish bilan birga, yorugʻlikning qaytishi va sinishi qonunlarini ham tushuntirib bera oldi. Yorugʻlikning modda bilan taʼsiri tufayli har xil effektlar — mexanik (yorugʻlik bosimi, Kompton effekti), xususiy optik (yorugʻlikning sochilishi, fotolyuminessensiya), elektr (fotoelektr hodisa), kimyoviy (foto-kimyo va fotografiya effektlari), shuningdek, yorugʻlikning yutilishi va sochilishi, issiklik nurlanishi va boshqalar kuzatiladi.Yorugʻlikning yutilishi va sochilishi rang haqidagi taʼlimot asosini tashkil qilib, rassomlik sanʼatida keng ishlatiladi. Masalan, tiniq boʻlmagan muhitda yorugʻlikning sochilishi fotolyuminessensiya uchun asos boʻlib xizmat qiladi. Lyuminessensiya hodisasi hozirgi zamon gaz razryad va lyuminessensiya yorugʻlik manbalarini yaratish maqsadida qoʻllaniladi. Bu yorugʻlik manbalari elektr energiyani ancha tejaydi. Ulardan lyuminissensiyalanuvchi ekranlar tayyorlashda foydalaniladi. Bu ekranlar rentgenologiya, televideniya, oʻlchov asboblari va harbiy texnikada ishlatiladi. Fotoelektr hodisaga asosan oʻlchov asboblari, har xil yorugʻlik relelari ixtiro qilindi.
Optika texnikasi va mashinasozlikda metall yoki obʼyektni nazorat qilish yorugʻlik intenferensiyasi hodisasiga asoslangan. Yorugʻlik difraksiyasi hodisasi arxitektura akustikasida ultraakustik toʻlqinlarni optik qayd qilishga imkon beradi. Rentgen nurlarining molekulalar, ayniqsa, kristallardagi difraksiyasi moddalar strukturasini tahlil qilishda muhim ilmiy va amaliy ahamiyatga ega.Fiziologik optikada odam koʻzining optik xususiyatlari, koʻz nuqsonlarini optik vositalar (koʻzoynaklar, linzalar va boshqalar) yordamida toʻgʻrilash, koʻz kasalliklarining kelib chiqishiga koʻz optik xususiyatlari buzilishining taʼsiri va boshqa masalalar oʻrganiladi.
Optikaning amaliy qoʻllanish sohasi keng , masalan, spektral taxlil sohasida atom va molekulalarning spektrini tekshirish natijasida moddalarning tuzilishini aniqlash mumkin. Spektral tahlil astronomiya, geologiya, biologiya, tibbiyot, tuproqshunoslik, sanʼatshunoslik va kriminalistika ishlarida; metallurgiya, mashinasozlikda, neft, kimyo sanoati, yengil sanoat, geologiya-qidiruv ishlari va boshqalarda qoʻllaniladi.