Открытия оптических явлений


ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное образовательное учреждение среднего профессионального
образования
Кемеровский профессионально-технический техникум
Открытия оптических явлений
(статья)
Подготовил: преподаватель физики
Щербунова Евгения Олеговна
г. Кемерово
2015
Возраст и размер космоса запечатлен в свете. Природа красоты и вещества
звезд - законы, пространства и времени. Они находились там все это время, но
мы не видели их. Пока не нашли более мощный способ видения. История этого
пробуждения имеет много начал и не имеет конца. Её герои происходят из
множества разных эпох и мест, каждый их них понемногу приближал нас к
раскрытию тайн скрытых в свете.
Откуда все пошло? Как мы превратились из мелких племен, скитающихся
по земле охотников и собирателей, живущих под открытым небом в строителей
глобальной цивилизации? Ответа нет. Перемена климата, открытие огня,
изобретение различных инструментов, язык, сельское хозяйство все сыграло
свою роль. И возможно еще кое-что.
Впервые «полноформатные» комнаты-обскуры описаны арабскими
путешественниками, проживавшими в сирийских пещерах с занавешенным
шкурой входом. А уже их опыт творчески перенял и превратил в инструмент
рисовальщика великий китайский философ и путешественник.
В Китае более двух тысяч лет назад
философ Мо-Цзы увидел, что свет можно
заставить рисовать картинку внутри запертой
сокровищницы - это было первым описанием
первой камеры камеры-обскуры (рис.1),
прообраза всех камер. Использование этого
забавного свойства света привело к
появлению того, что мы можем назвать первым фильмом. В работах Мо-Цзы
можно найти первые признаки научного подхода.
Искры любознательности в его работах были уничтожены на корню, первым
императором, объединителем Китая - Цинь Шихуанди. Но пройдет еще тысяча
лет, прежде чем люди снова увидят кино.
В древнем Китае и древней Греции ученые видели, что свет можно
заставить вытворять чудеса, но они не задавались вопросом: почему это
происходит? Тысячу лет назад, на территории современного Ирака жил другой
Рис.1 Камера-обскура
философ - Ибн аль-Хайсам. Он интересовался окружающей нас природе,
особенно тем, к чему остальные относились как должному. Он задавался
вопросом: как мы видим?
В области физиологической оптики он дает описание строения глаза,
следуя древнегреческому ученому Галену, и на опытной основе доказывает
несостоятельность воззрений Платона и Евклида о свете как о лучах, которые
испускаются глазом и «ощупывают» предметы. Ибн аль-Хайсам выдвинул
собственную теорию, согласно которой «естественный свет и цветные лучи
влияют на глаз», а «зрительный образ получается при помощи лучей, которые
испускаются видимыми телами и попадают в глаз».
Основной вклад аль-Хайсама состоит даже не в гипотезах о природе света,
а в том, что он нашел законы его прямолинейного распространения и
отражения и умел ими пользоваться.
В 11 веке Ибн аль-Хайсам решил проверить свои идеи на счет света и того
как мы видим. Он разработал эксперимент, что бы определить, как движется
свет. Днем он поставил палатку и плотно ее закрыл, оставив лишь маленькое
отверстие, через которое проходил луч света. Используя лишь собственный
мозг и линейку, аль-Хайсам совершил огромный скачек в истории науки он
определил, что свет движется прямолинейно. Так же он определил, что
является основой создания любого изображения. Необходимо небольшое
отверстие, ограничивающий попадающий в темное пространство свет. Чем
меньше отверстие, тем из меньшей области может поступить свет, это делает
изображение четче. Аль-Хайсам создал собственную камеру - обскуры, но она
могла работать лишь днем при ярком свете. Ночью свет звезд слишком
тусклый, нам необходимо достаточно крупное отверстие, что бы собрать свет,
но при этом нам надо как-то сохранить фокус.
Телескоп собирает свет из любой точке, в поле зрения своей линзы или
зеркала отверстие куда больше, чем в камере-обскуре. В 1609 году, с помощью
одного из первых телескопов (рис.2), Галилей отодвинул завесу ночи и начал
познавать космос.
Линзы, позволили телескопам получить, заметно, большую площадь для
сбора света, чем у наших глаз. Современные телескопы имеют огромную
светосилу, высокочувствительные детекторы и они часами следят за одним
объектом, собирая максимальный объем его света. Космические телескопы,
вроде Хабла, смогли уловить свет от самых дальних и
древних галактик, дав на много более четкие
изображения космоса.
Свет обладает свойствами, отличающимися от
всего, что существует вокруг человека. Возьмем
скорость света. Элементарная частица света - фотон,
излучаемая атомом или молекулой, рождается
движущейся скоростью света. Фотон не знает другой
скорости и нам не известен другой феномен -
мгновенно разгоняющийся с нуля до максимальной
скорости. Ничто не способно двигаться так же быстро.
Когда ученые пытаются разогнать другие частицы до
скоростей приближающейся к скорости света, они
оказывают все большее сопротивление, по мере того как
становятся все тяжелее. Таким образом, еще не было эксперимента
позволившего разогнать частицу до скорости света.
Люди плохо приспособлены к поразительным законам скорости света. Мы
не знаем, почему существует ограничение скорости, и почему время замирает,
когда вы движетесь со скоростью света. Что же вообще такое свет?
Изучение света Исаака Ньютона началось, еще в детстве. Когда ему было
уже за двадцать, Ньютон первый раскрыл тайну радуги. Он обнаружил, что
Рис. 2 Телескоп Галилео
Галилея