Режа: Оптика фанининг ривожланиш тарихи

XIX аср оптикаси. Ёруғлик тўлқин назариясининг ғалабаси. XIX аср саноат ишлаб чиқаришининг тез суръатларда ўсиши билан характерланади. Капиталистик ишлаб чиқаришнинг кенг кўламдаги ривожи мураккаб машиналар, қуроллар ва двигателларни талаб қила бошлади. Шунинг учун XIX аср физиканинг техникавий прогресснинг илмий фундаменти сифатида гуркираб тараққий этиш даври бўлганлиги ажабланарли ҳол эмас. XIX асрда энергия ва унинг бир турдан иккинчи турга айланишлари ҳақидаги таълимот тараққий этади, энергиянинг сақланиш қонуни шаклланади, модда тузилишининг атом - молекуляр назарияси ишлаб чиқилади, электр ва магнетизм таълимоти (бу таълимот кейинчалик физиканинг барча бошқа соҳаларида туб ўзгаришлар ясашга олиб келди) ривожлана бошлайди. XIX аср яна шу билан характерланадики, бу даврда физиканинг турли бўлимлари энергиянинг сақланиш ва айланиш қонунлари ҳамда модданинг атом тузилиши ҳақидаги, электр ҳақидаги таълимотларига асосланган ҳолда секинаста материя ва ҳаракат ҳақидаги изчил бир бутун таълимотга бирлаша бошлади.
XIX аср физикаси тарихида тўлқин назариясининг ғалабаси буюк воқеа бўлиб ҳисобланди. Бу ўринда инглиз физиги Томас Юнгнинг (1773—1829) хизматлари катта. У тўлқинлар интерференцияси (1802) ҳақидаги асосий қоидаларни ишлаб чиқди. Бу билан Юнг юпка пластинкаларнинг ранги ва (хусусан, Ньютон ҳалқаларини) тушунтириш имкониятига эга бўлди. Лекин Юнг ёруғлик тўлқинларини бўйлама деб ҳисоблаб, нотўғри фикр юритганлиги са­бабли, ёруғликнинг қутбланишини тушунтириб беролмади. Ёруғлик тўлқин назариясининг ғалабаси буюк француз физиги Френель (1788—1827) номи билан чамбарчас боғлиқ. У Гюйгенс принципини қайта жонлантириб, уни Юнг ишлаб чиққан интерференция принципи билан бирлаштирди. Шунга асосланиб, у ёруғлик дифракциясининг изчил математикавий назариясини яратди ва тўлқин наза­рияси асосида ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишини тушунтирди. Булардан ташқари, Френель қатор ажойиб экспериментларни амалга оширдики, улар оқиш назариясини бутунлай рад этиб, тўлқин назариясини тўла тасдиқлади. Френель оқиш назарияси устидан энг қийин масалада — ёруғликнинг қутбланиш ҳодисасини тушунтиришда ғалаба қозонди. Шу мақсадда Френель ва унинг энг яқин сафдоши Араго (1786—1853) қутбланган нурларнинг интерференцияси бўйича қатор илмий ишлар ўтказдилар; шулар асо­сида улар ёруғлик тебранишлари бўйлама эмас, балки фақат кўндаланг бўлиши мумкин деган хулосага келдилар.
Лекин ёруғликнинг Френель ишлаб чикдан тўлқин назарияси қанчалик катта муваффақиятларга эришганига қарамай, ўша даврдаги кўпчилик физиклар ёруғлик тебранишларининг кўндаланг эканлиги ҳақидаги фикрлар мутлақо эҳтимолдан узоқ деб ҳисоблардилар, чунки бу ҳолда эфирни эластик қаттиқ жисм хусусиятига эга деб қараш лозим бўлар эди. Бу қийинчиликлар, ҳатто ўша даврнинг энг буюк олимлари (Лаплас, Пуассон ва бошқалар)ни ҳам довдиратиб қўйди. Натижада тўлқин назариясининг тарафдорлари оқиш назариясининг тарафдорларига нисбатан камчилиқни ташкил этар эди. Шундай бўлишига қарамай, 1830 йилдан кейин оқиш назарияси астасекин назардан қолиб, тўлқин назарияси эса кўпчилик томонидан тан олина бошланди.
Оптика соҳасида ёруғликнинг тўлқин назарияси асосида ўтказилган қатор машҳур ишлар тўлқин иазариясининг тутган ўрнини янада мустаҳкамлади. Немис физиги Фраунгофер (1787 —1826) дифракцион панжара (1821) ихтиро қилди ва шу дифракцион панжара ёрдамида Қуёш спектрининг қоронғи чизиқларига тўғри келувчи тўлқин узунликларни аниқлади. 1835 йилда немис физиги Шверд (1792—1871) тўлқин назарияси асосида дифракцион панжаралар назариясини ишлаб чиқди. Француз физиги Бабине (1794— 1872) 1829 йилдаёқ ёруғдикнинг маълум тўлқин узунлигини узунлик бирлигининг эталони сифатида қабул қилишни таклиф қилган эди.
Француз физиги Коши (1789—1857) дисперсиянинг тўлқин на­зариясини эфирнинг атом тузилиши тасаввури асосида ишлаб чиқди. Француз олими Дагерр (1789—1851) нинг фотографияни ихтиро қилиши (1833) ҳам шу даврга киради.
1834 йилда инглиз физиги Эри (1801 — 1892) нуқтавий манбанинг тасвири ўрнида идеал линза ҳосил қилган ёруғ дифракцион доирача ўлчамини ҳисоблаб чиқди. Бу ҳисоблаш ўз моҳияти билан линзаларнинг ажрата олиш қобилиятининг чегарасини аниқлаб берди. 1874 йилда немис физиги Аббе (1840—1905) тўлқин назариясига асосланиб, микроскоп назариясини яратди ва унинг ажрата олиш қобилиятининг чегарасини топди. Инглиз физиги Релей (1842—1910) бу ишларни тараққий эттирди, хусусан, призмали спектроскоп ажрата олиш қобилиятининг назариясини яратди (1879).
Немис физиги Кирхгоф (1842-1887) 1882 йилда Френель назариясидаги баъзи камчиликларни бартараф этишга имкон берувчи Гюйгенс — Френель принципининг аниқ математик ифодасини топ­ди. Кирхгоф теоремаси дифракция назариясининг математик фун­даменти бўлиб хизмат қилди. Ёруғлик тўлқин назариясининг келгуси тараққиётидаги катта муваффақиятлари америкалик машҳур физик Майкельсон (1852—1931) номи билан боғлиқ. У икки нурли интерферометр ясаб, унинг ёрдамида метр эталонини ёруғлик тўлқини узунлигида ўлчашни амалга оширди (1894), Спектрал чизиқларнинг ўта нозик структурасини биринчи бўлиб Майкельсон текширди (1894—1900). Кейин маълум бўлдики, бу ўта нозик струк­тура атом ядросининг тузилшли ва химиявий элементларнинг изотопик структураси билан узвий боғлиқ экан.
Француз физиклари фабри (1867—1945) ва Перо (1863—1925) кўп нурли интерферометр (1899) ихтиро қилдилар. Ихтирочилар номи билан юритиладиган бу интерферометр метрология ва интер­ференцияси спектроскопияда кенг қўлланиб келинмоқда, ҳозирги вақтда эса Фабри—Перо интерферометри оптикавий квант генераторлари (лазерлар)да резонатор вазифасини ўтайди. Немис фи­зиклари Люммер (1860—1925) ва Герке (1878—1960) кўп нурли интерферометр ихтиро қилдилар. Уни Люммер—Герке пластинкаси деб аталди. У узоқ вақт спектрал чизиқларнинг ўта нозик струк­турасини текширишда ишлатиб келинди.
1890 йилда немис физиги Винер тургун ёруғлик тўлқинларини ҳосил қилди.
Юқорида кўрсатиб ўтилган кашфиётлар ва ихтиролар фақат ёруғликнинг тўлқин назарияси тараққиётидаги энг аҳамиятли моментлар ҳисобланади, холос. Жуда кўп бошқа тадқиқотлар бирин-кетин юзага келдики, уларнинг мажмуаси ёруғлик тўлқин назария­сининг тантанасига олиб келган деб қараш мумкин.
Лекин юқорида кўрсатиб ўтилган давр давомида кашф қилинган флюоресценция, фосфоресценция ва шунингдек, ёруғликнинг нурланиши ва ютилиши каби қатор ҳодисаларни ёруғликнинг тўлқин назарияси билан тушунтириш мумкин бўлмади.