Режа: Оптика фанининг ривожланиш тарихи

Оптиканинг XVII ва XVIII асрлардаги тараққиёти. Ньютоннинг ёруғлик ҳақидаги корпускуляр назарияси. Ёруғликнинг Гюйгенс яратган тўлқин назарияси. XVII аср фан, техника ва ишлаб чиқаришнинг турли соҳаларидаги навбатдаги тараққиёт билан характерланади. Бу даврда математика жуда тез тараққий эта бошлади. Европанинг турли мамлакатларида олимларни бирлаштирувчи жамият ва академиялар ташкил этилади. Бу эса кенг омманинг илмфандан баҳраманд бўлишига ва фанда халқаро алоқаларни ўрнатишга имкон беради. XVII асрнинг иккинчи ярмида табиат ҳодисаларини экспериментал ўрганиш усули узилкесил ғалаба қозонди.
Бу даврнинг йирик кашфиётлари буюк инглиз физиги ва математиги Исаак Ньютон (1643—1727) номи билан боғланган. Ёруғ­ликнинг призмадаги дисперсияси (1666) Ньютоннинг оптикадаги йирик экспериментал кашфиёти ҳисобланади. Ньютон оқ ёруғлик дастасининг уч ёқли призмадан ўтишини текшириб, оқ ёруғлик узлуксиз спектр ҳосил қилувчи чексиз кўп рангли нурлар тўпламидан ибо­рат эканлигини аниқлади. Бу тажрибалар асосида оқ ёруғлик мураккаб нурланишдан иборат деган хулоса чиқарилди. Ньютонтескари тажриба ҳам ўтказди: у оқ ёруғликнинг призмадан ўтиши натижасида ҳосил бўлаётган рангли нурларни линзалар ёрдамида йиғиб, қайтадан оқ ёруғлик ҳосил қилди. Ниҳоят, Ньютон спектрнинг асосий рангларига бўялган бир нечта секторларга бўлинган доирани айланма ҳаракатга келтириш йўли билан рангларни аралаштириш тажрибасини ўтказди. Диск тез айланганда ҳамма ранг­лар туташиб кетиб, оқ ёруғлик манзарасини вужудга келтирган.
Ньютон бу фундаментал тажрибалар натижаларини ранглар на­зарияси асосига қўйди. Бу назарияни ундан олдин яшаган олимларнинг бирортаси ҳам ярата олмаган эди. Ранглар назариясига кўра, жисмнинг ранги спектрнинг жисм қайтара оладиган нурлари билан аниқланади; бошқа нурларни жисм ютади.
Ньютон юқоридаги кашфиётларга олиб келган ишлар билан бир қаторда ёруғликнинг дифракцияси ва интерференцияси устида ҳам иш олиб борган. У «Ньютон ҳалқалари» деб ном олган қонуний интерференцион манзарани майдонга келтирувчи шундай ажойиб тажрибани амалга оширдики, натижада интерференция ҳодисаларидаги миқдорий муносабатларни аниқлашга имконият туғилди. Ёруғлик ҳодисаларини тушунтириш учун Ньютон ёруғлик нурланувчи жисмлардан тарқалаётган ҳаддан ташқари майда зарралардан иборат деб қабул қилган. Шундай қилиб, Ньютон — ўзи оқиш назарияси деб атаган, ёруғликнинг корпускуляр назариясининғ асосчисидир. Ньютон ёруғлик зарралари турли ўлчамларга эга, яъни ёруғлик спектрининг қизил қисмига тегишли зарралар йирикроқ, бинафша нурларга тегишли зарралар майдароқ бўлади деб ҳисоблаган. Бу чегаравий ҳоллар орасида оралиқ ўлчамдаги зарралар ётадики, улар рангларнинг узлуксиз спектрини вужудга, келтиради. Оқиш назарияси спектр рангларидан ташқари, ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишини ҳам яхши тушунтиради. Лекин бу назария қайтиш ва синиш, интерференция ва дифракция ҳодисаларини тушунтиришда жуда катта қийинчиликларга учради. Оқиш назариясини бу фактлар билан боғлаш учун Ньютон турли бўш асосланган қўшимча гипотезаларга таянишга мажбур бўлди. Лекин шунга қарамай, оқиш назарияси фанда бутун XVIII аср ва XIX аср­нинг биринчи чораги давомида, яъни тўлқин назарияси уни сиқиб чиқармагунча ҳукмрон бўлди.
Ёруғликнинг тўлқин назариясини инглиз физиги Роберт Гук
(1635—1703) ва голландиялик олим Христиан Гюйгенс (1629—1695)
ишлаб чиқдилар.
Гук ёруғлик манбани ўраб олган фазода сферик тўлқинлар сифатида тарқалувчи тез тебранма ҳаракатлар (импульслар) дан ибо­рат деб ҳисоблайди. Бу тебранишлар алоҳида муҳитда, яъни бутун коинотни тўлдириб турган эфир деб аталувчи муҳитда тарқалади. Гук ёруғлик тўлқинларини кўндаланг тўлқинлар қаторига киритган; буни кейинчалик Френель тасдиқлаган. Гук, шунингдек, юпқа пластинкаларнинг рангларини текшириш билан хам кўп шуғулланган ва уларни тўлқин назарияси асосида тушунтиришга уринган, лекин бу тушунтиришни охирига етказа олмаган.
X. Гюйгенс ҳозиргача унинг номи билан юритиб келинаётган принцип яратдики, бу принцип тўлқин ҳаракатни батафсил кинематик анализ қилишга ва бу соҳада турли қонуниятлар яратишга им­кон берди. Гюйгенс ўзи таърифлаган принцип асосйда қайтиш ва си­ниш қонунларини тушунтирди. У, ҳатто ёруғликнинг кристалларда содир бўладиган иккиланма синишини ҳам тушунтира олди. Бу ҳодиса даниялик олим Эразм Бартолин (1695—1698) Томонидан 1669 йилда кашф қилинган бўлиб, олимлар орасида катта қизиқиш уйғотган. Гюйгенс, ёруғликнинг иккиланма синишини ўрганиш жараёнида ёруғликнинг кристаллардаги қутбланиш ҳодисасини очди, лекин бу ҳодисани тушунтира олмади. Гюйгенс ҳам Р. Гукка ўхшаб ёруғлик бутун борлиқни қоплаган эфирда — майда материяда тўлқин сифатида тарқалади деб ҳисоблаган. Лекин ёруғлик тўлқинларини Гюйгенс бўйлама тўлқин деб ҳисоблаган ва шунинг учун ҳам у қутбланиш ҳодисасини тушунтириб бера олмаган; у, шунинг­дек, ранглар назариясини беролмади ва ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишини ту шу нтиролмади.
Ёруғликнинг Гюйгенс яратган тўлқин назарияси мана шу барча камчиликлари туфайли Ньютоннинг оқиш назариясига қарши туролмади, натижада Ньютон назарияси бутун XVIII аср давомида ва XIX асрнинг бошларида ҳукм сурди.
Оқиш назариясига буюк математик Леонард Эйлер (1707—1783) қарши чиққан. У ҳаётининг кўп қисмини Петербургда Россия Фанлар Академиясида ишлаб ўтказган.
Улуғ рус олими Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765) ёруғликнинг тўлқин назариясининг изчил тарафдори бўлиб, у ёруғ­лик эфирнинг тебранма ҳаракатидан иборат деб ҳисоблаган. Лекин, ҳатто шундай буюк олим ҳам оқиш назариясининг ҳукмронлигини бўшаштира олмади. XVII ва XVIII асрлардаги оптика соҳасидаги йирик кашфиётлар қаторига ёруғлик тезлигини ўлчаш ҳам киради. Бу катталикни даниялик астроном Олаф Ремер (1844—1710) Юпи­тер йўлдошларининг тутилишини кузатиш натижасида (1675) ҳисоблаган бўлса, инглиз астрономи Жемс Брадлей (1693—1762) эса уни юлдузлар аберрацияси катталигига қараб (1728) аниқлаган. Шу даврда спектрларни ўрганиш бўйича ажойиб кашфиётлар яратилган эди. Бу соҳадаги биринчи кузатишлар швед химиги Карл Шеел (1742—1786) га тегишли бўлиб, у 1777 йилда инфрақизил нурларни топди. Инглиз астрономи Фридрих Вильгельм Гершель (1738— 1822), спектрнинг турли соҳаларидаги температурани ўлчаб (1800), кўзга кўринадиган спектрнинг қизил чегарасидан ўтганда термо­метр температуранинг кўтарилганлигини кўрсатишини сезган. Гершель ўзи ўтказган тажрибалари асосида кўзга кўринмайдиган иссиқлик нурлари мавжуд ва улар ёруғлик нурларига айнан ўхшаш, деб хулоса чиқарган.
1801 йилда немис физиги Риттер (1776—1810) ультрабинафша нурлар мавжудлигини уларнинг хлорли кумушга химиявий таъсиридан топди. Шунга ўхшаш тадқиқотлар айни пайтда инглиз физиги Волластон (1766—1828) томонидан ўтказилган. Бу кашфиётлар нурланиш билан боғлиқ бўлган процесслар ҳақидаги тасаввурларнинг анчагина кенгайишига олиб келди.
Лекин ёруғликнинг ягона назарияси йўқлиги туфайли янги очилаётган фактларни тушунтиришнинг иложи бўлмади. Шунинг учун ҳам экспериментал кашфиётлар тарқоқ характерга эга бўлиб, ўша вақтда ҳукмрон бўлган оқиш назарияси уларни қувватламади.