Optikens historie

Optikens historie er en del af videnskabens historie . Udtrykket optisk stammer fra det antikke græske τα ὀπτικά . Det er oprindelsen, videnskaben om alt, hvad der vedrører øjet. Grækerne skelner mellem optikken mellem det dioptriske og det katoptriske . Vi vil sandsynligvis kalde den første videnskab om vision, den anden videnskab om linser og den tredje videnskab om spejle. De store navne i græsk optik er Euclid , Heron of Alexandria og Ptolemy .

Siden antikken har optik gennemgået mange udviklinger. Selve betydningen af ​​ordet har varieret, og fra studiet af synet er det gået i flere faser til det af studiet af lys , inden det for nylig blev inkorporeret i et større organ af fysik.

Det første praktiske optiske arbejde fokuserede på udvikling af linser og går tilbage til de gamle egyptere og babylonere.

Det er i middelalderen i arabisk-muslimske samfund, at en ny opfattelse vises, lysstrålen er uafhængig af det menneskelige øje . Den store arabiske lærde på dette felt er Ibn al-Haytham, bedre kendt som Alhazen . Han er blevet kaldt ”optikens far”.

Problemer i forbindelse med visuel opfattelse blev ikke udelukket fra optikfeltet indtil slutningen af ​​renæssancen, forløberne til Kepler og Descartes blandede stadig de to forestillinger.

Under renæssancen er udviklingen af ​​forskellige optiske instrumenter ( teleskop , teleskop , mikroskop ) grundlaget for videnskabelige revolutioner. Således bekræftelse af teorien om Copernicus ved observationer gennem Galileo- teleskopet eller opdagelsen af ​​animalcules takket være hollænderens Antoni van Leeuwenhoeks mikroskop .

Christian Huygens og især Isaac Newton bragte teoretiske afklaringer til optikken.

I dag forbliver optik kernen i fysikken sammen med spørgsmål relateret til strålingens fysik.

De gamle kinesere og indianere havde også studeret optik. Men i modsætning til de græske lærde og arabiske optisk viden om gamle indiske og kinesiske forskere har meget lidt indflydelse på den spektakulære udvikling af denne videnskab, som fandt sted i Europa fra renæssancen til begyndelsen af det XX th  århundrede.

Eventyret med optik, som for andre videnskaber, er i dag globaliseret (jf. Artiklerne History of Science and Technology in China og History of Indian Science and Technology  (en) )

antikken

De første optiske linser blev fremstillet under det assyriske imperium og er ældre end -700  : de var polerede krystaller . Det meste af tiden kvarts - se foto overfor.

Lignende linser blev lavet af de gamle egyptere , grækere og babylonere .

De Romerne og grækerne fyldt glaskugler med vand for at lave linser ( fyrig glas ) er beregnet til Ild. Anvendelsen af ​​prisme var utvivlsomt kendt.

Brugen af briller til at forbedre synet ser ikke ud til at have været praktiseret meget før middelalderen .

De første optiske teorier dukkede op i Grækenland.

Med hensyn til visionen blev de ældste opdelt i flere lejre.

700 til 1100 (muslimsk og vikingetid)

Muslimsk periode

De første vigtige værker var Al-Kindi (ca. 801–873): i De radiis stellarum (latinsk oversættelse) udviklede han teorien om, at “alt i verden [...] udsender stråler i alle retninger, der fylder helheden verden. "

Derefter skrev Ibn Sahl (c.940-1000), en persisk matematiker ved retten i Bagdad , en afhandling omkring 984 om brændende spejle og linser, hvori han forklarede, hvordan buede spejle og linser kan fokusere lyset et sted. Vi finder der den første omtale af brydningsloven genopdaget senere i Europa under navnet Snell-Descartes lov. Han brugte denne lov til at etablere formen på linser og spejle, der var i stand til at fokusere lys på et punkt på symmetriaksen.

Men inden for dette optiske område er den mest indflydelsesrige af de arabiske forskere Ibn al-Haytham, bedre kendt i Vesten under hans kaldenavn Alhazen . Han tager gamle teorier som grundlag, men formår at underkaste dem virkelighedens voldgift ved talrige eksperimenter, ofte meget enkle, men meget geniale, som tillader ham at støtte sit argument. Han konkluderer især og for første gang på mere eller mindre velbegrundede baser, at det er hensigtsmæssigt at opfatte øjet som modtager og ikke afsender. Han vender tilbage til linsens rolle, assimilerer øjet til et mørkt rum, studerer kikkertens syn  osv. Hans store værk Kitâb fi'l Manazîr ( optisk traktat 1015 - 1021), oversat til latin af Vitellion, udgør grundlaget for vestlig optik i slutningen af ​​middelalderen og renæssancen.

Vikinger

Mellem VIII th og XI th  århundrede, vikingerne foretog lange rejser på havene, mens kun lidt om deres metoder til navigation på et tidspunkt, hvor kompasset endnu ikke var blevet introduceret i Europa. Hypotesen om, at de kunne have brugt en solsten til orientering ved at udnytte polariseringen af sollys, blev formuleret i slutningen af ​​1960'erne af den danske arkæolog Thorkild Ramskou  (da) . På trods af manglen på bevis for brugen af ​​en sådan sten blev denne hypotese generelt betragtet positivt af det videnskabelige samfund og ofte videreformidlet i pressen og i fiktion. Det har været genstand for adskillige publikationer, der vedrører dets fremkaldelse i litteraturen, den "nøjagtige karakter af denne" sten "og de mulige teknikker til navigation ved polarimetri .

Sent middelalder og renæssance

Med succesen med La Magie naturelle (1558) af della Porta blev glasdioptrier kuriositeter, der kunne købes på messer.

XVII th  århundrede

Med Christian Huygens og især Isaac Newton , at optik kender vigtige teoretiske udviklinger: Newton hjælp prismer og linser viser, at hvidt lys ikke kun kan afbøjede indtil det er nedbrudt i flere lys i forskellige farver, men selv motivkompositioner (Newtons kromatisk cirkel - se også lys spektrum ). Det producerer den første solide farveteori og fremhæver også interferensfænomener (Newtons ringe). Hans værker får ham til at antage en korpuskulær natur i lyset. Omkring samme tid udviklede Huygens Descartes ideer og postulerede tværtimod fænomenets bølgevægt (se Huygens 'princip ) og indledte således bølgeoptikken .

I 1672, Newton: ”i begyndelsen af ​​1666 fik jeg et trekantet glasprisme til at opleve det berømte farvefænomen […] Det var behageligt for mig at overveje de levende og intense farver, der således blev produceret” . Newton offentliggjorde i sin afhandling med titlen Opticks sine resultater om spredning af lys . Han angav først, hvordan hvidt lys kan nedbrydes til monokrome komponenter med et prisme  ; så beviste han, at det ikke er prisme, der udsender eller producerer farverne, men at denne diopter kun adskiller bestanddelene af hvidt lys.

I 1603 var fluorescens allerede kendt ( omkring år 1000 var der et magisk maleri med kejseren af ​​Kina, hvor en okse dukkede op hver aften. Dette var det første eksempel i historien på et materiale. Menneskeskabt, i stand til at udsende selvlysende lys. Denne proces blev tilfældigt opdaget af den bologniske skomager og alkymist Vincenzo Cascariolo (1571-1624) i 1603 )

Udateret


XVIII th  århundrede

XIX th  århundrede

I det XIX th  århundrede, Thomas Young med sin nye erfaringer indblanding og efter opdagelsen af de polarisering fænomen ligger spørgsmålet om lysets natur. Informeret tager Augustin Fresnel igen og perfektionerer teorien om Huyghens og kan redegøre for de samlede kendte optiske fænomener. Newtons teori er opgivet, og lys opfattes som en vibration af et meget svagt medium, hvor rummet bader: æteren. Opdagelserne af Hertz og Maxwells berømte værker gjorde det muligt mod slutningen af ​​århundredet at forene optik og elektricitet i et større korpus, det af den elektromagnetiske bølge  :

Første halvdel (1801-1850)

Anden halvdel (1851-1900)

Ikke dateret meget præcist

XX th  århundrede

Den optiske virkelig i hjertet af den fysik af XX th  århundrede , hvilket stort set en fysisk stråling, dens største navne er dem af generelle fysikere Albert Einstein , Max Planck , Louis de Broglie , Erwin Schrödinger , Werner Heisenberg , Paul Dirac , etc .

Første halvdel (1901-1950)

I begyndelsen af XX th  århundrede sav igen en revolution i fysikken med den næsten samtidige fremkomst af to grundlæggende teorier: kvantemekanik og relativitetsteori . Lyspartikelhypotesen tager del af dens gamle glans, og den nye teori indrømmer både bølge og partikelkarakter af lys. På den anden side er der mindre behov for den æter, hvis eksistens opgives. De kvanteoptik , hvor laseren er nok den mest fremtrædende ansøgning er født.

  • I 1929 bemærkede Chung-Yao Chao på Caltech tilstedeværelsen af ​​positive elektroner (positroner)
  • I august 1932 opdagelsen af Carl D. Anderson positron (Nobelprisen i fysik i 1936).

Anden halvdel (1951-2000)

Nuværende århundrede

Digital billedbehandlingsteknikker ( billedbehandling ) er også nyere og står ved grænsen for optik.

Kronologi

  • I 2006 Metamaterials, John Pendry , fra Imperial College
  • I oktober 2011 generaliserede lovene om refleksion og brydning. (Ændring af grænsefladen, der adskiller de to medier for at indføre en faseforskydning på lysstrålen, som ikke længere er ensartet, men som afhænger af rummet)
  • I 2013 opdagede vi, at visse bølgelængder (inden for det lys, som vi opfatter som blå ) beskadiger visse pigmentceller bag på det menneskelige øje . ( jf. bølgelængde )

Ukendt dato

Noter og referencer

  1. (in) BBC News Verdens ældste teleskop?
  2. A. Mark Smith, Ptolemaios teori om visuel opfattelse: en engelsk oversættelse af optik med introduktion og kommentar , Det amerikanske filosofiske samfund, Philadelphia, 1996, s.  4, 14-17 . Tilgængelig online https://books.google.com/books?id=mhLVHR5QAQkC&pg=PP1&dq=ptolemy+theory+of+visual+perception#v=onepage&q=&f=false .
  3. A. Mark Smith, op. Cit. , s.  43 ff.
  4. A. Mark Smith, Op, cit , s.  26 ff.
  5. Lavet af emir Eugene fra Sicilien omkring 1150.
  6. Albert Lejeune, L 'Optique de Claude Ptolémée, i den latinske version efter arabisk af emiren Eugene fra Sicilien. , kritisk og eksegetisk udgave suppleret med en fransk oversættelse og komplement, Louvain, Bibl. akademiske, 1956 2 nd  ed.  : Brill (Leiden, New York), 1989. Se s.  9-20 og 132-135.
  7. For eksempel i II, 12.
  8. (i) DC Lindberg, Teorier om Vision fra al-Kindi til Kepler , (Chicago, Univ. Of Chicago Pr., 1976), s.  19 .
  9. (in) R. Rashed, "A Pioneer in Anaclastics: Ibn Sahl is Burning Mirrors and Lenses" , Isis 81 (1990): 464-91.
  10. AC Crombie , videnskabshistorie fra Saint Augustine til Galileo , Paris, PUF ,1959, citeret af Bernard Maitte , La lumière , Paris, Éditions du Seuil, coll.  "Videnskabspunkter",nitten og firs, 340  s. ( ISBN  2-02-006034-5 ) , “Lyset fra antikken til renæssancen”, s.  35-36
  11. Bernard Maitte , La lumière , Paris, Seuil , koll.  "Science Points",nitten og firs, 352  s. ( ISBN  2-02-006034-5 ) , s.  117
  12. "  Era of Classical Spectroscopy  " , på web.mit.edu (adgang til 24. november 2012 )
  13. Han troede, at han havde fundet hemmeligheden ved fremstilling af filosofens sten ved opvarmning af baryt (eller bariumsulfat: BaSO 4 ), hvis mineral han havde opdaget prøver under udgravning ved foden af ​​Mount Paderno, nær Bologna. Hans sten af ​​Bologna havde stor succes i hele Europa.
  14. Lidt kendt episode, men nogle gange citeret i lærebøger, der beskæftiger sig med historien om kemi eller fysik: for eksempel, den [gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k79012k/f221.image.r=vincenzo% 20cascariolo.langFR Cours de fysik de l'École polytechnique] af Jules Jamin , Tome 3, Fascicule 3, side 220, Paris (talrige udgaver og genudgaver).
  15. Senator Antonio di Gerolamo Priuli efterlod en beskrivelse.
  16. René Descartes , Diskurs om metode ,1637
  17. Robert Hooke , Micrographia: eller nogle fysiologiske beskrivelser af små kroppe lavet af forstørrelsesglas med observationer og undersøgelser derpå ... ,1665(digital.library.wisc.edu/1711.dl/HistSciTech.HookeMicro ')
  18. Christian Huygens , afhandling om lys ,1678
  19. 1664 bog Micrographia
  20. Demonstration om lysets bevægelse fundet af M. Roemer fra Videnskabsakademiet
  21. Transaktioner
  22. Thomas Young (videnskabsmand)
  23. http://www.dartmouth.edu/~phys1/labs/lab2.pdf
  24. "  Kemiske annaler; eller samling af afhandlinger om kemi og kunst, der afhænger af den ...  ” Gratis adgang , om Gallica ,20. april 1803(adgang til 2. oktober 2020 ) .
  25. Brand, op. cit. , s.  37-42
  26. gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6570847h/f260.image
  27. Brand, s.  59
  28. Brian Bowers, Sir Charles Wheatstone FRS: 1802-1875 , IET,2001( genoptryk  2.), 235  s. ( ISBN  978-0-85296-103-2 , books.google.com/books?id=m65tKWiI-MkC&pg=PA208&dq=Wheatstone+spectrum+analyse+metals&lr=&as_brr=3&ei=yqN3StmSN5qGkgTRrpScAQ%Spectrum%20 20metaller & f = falske) , s.  207-208
  29. Regis J Bates , Optical Switching and Networking Handbook , New York, McGraw-Hill,2001( ISBN  0-07-137356-X ) , s.  10.
  30. Artikel Om det farvede lys fra dobbeltstjerner og nogle andre stjerner på himlen [books.google.fr/books?id=C5E5AAAAcAAJ&pg=PA1165&dq=%22Sur+la+lumi%C3%A8re+color%C3%A9e+des+% C3% A9toiles + fordobler% 22 & hl = fr & ei = U6XLTYO7IMeZ8QPgqo2hBA & sa = X & oi = bogresultat & ct = resultat & resnum = 5 & ved = 0CEcQ6AEwBA # v = onepage & q =% 22Sur% 20la% C3desreumi% C3 % 20c% 20 A8% 20dobler% 22 & f = falsk På det farvede lys fra dobbeltstjerner] ( Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels ),
  31. [gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k7356c Gallica: Molekylær asymmetri af Louis Pasteur]
  32. gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k561043/f89.image
  33. gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k299085p.r=%22constante+de+Verdet%22.langFR
  34. Robert W. Wood, "  A New Departure in Photography,  " The Century Magazine , The Century Company, bind.  79, nr .  4, Februar 1910, s.  565-572
  35. Robert W. Wood, "  Photography By Invisible Rays  ", The Photographic Journal , Royal Photographic Society, bind.  50, nr .  10, Oktober 1910, s.  329–338
  36. "  Pionerer inden for usynlig strålingsfotografering - professor Robert Williams Wood  " [ arkiv af 12. november 2006] (adgang til 28. november 2006 )
  37. Léon Brillouin (1914) Diffusion af lys fra en homogen gennemsigtig krop. Rapporter 158 , 1331-1334
  38. Léon Brillouin (1922) Diffusion af lys og røntgenstråler fra en homogen gennemsigtig krop. Indflydelse af termisk omrøring. Ann. af Phys. (Paris) 17 , 88-122
  39. (in) E Rutherford og Andrade ENC "  Bølgelængden af ​​de bløde gammastråler fra Radium B  " , Philosophical Magazine , bind.  27,1914, s.  854–868
  40. W. Pauli, “  Über den Einfluss der Geschwindigkeitsabhängigkeit der Elektronenmasse auf den Zeemaneffekt.  », Zeitschrift fur Physik , vol.  31, 1925, s.  373
  41. [patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnummer =1918848 Patent]
  42. (i) Frank Close , Antistof , Oxford University Press , 50-52  s. ( ISBN 978-0-19-955016-6 )  
  43. Generel kemi , Taylor & Francis ,1943(books.google.com/books?id=lF4OAAAAQAAJ&pg=PA660) , s.  660.
  44. Eugene Cowan , "  Billedet, der ikke blev vendt om,  " Engineering & Science , vol.  46, nr .  2 1982, s.  6–28
  45. (i) Jagdish Mehra og Helmut Rechenberg, den historiske udvikling af Quantum Theory, bind 6: Afslutning af. Kvantemekanik 1926–1941. , Springer, 2000, 504  s. ( ISBN  978-0-387-95175-1 , books.google.com/?id=9l61Dy9FBfYC&pg=PA804&lpg=PA804&dq=Chung-Yao+Chao+positron&q=Chung-Yao%20Chao%20positron) , s.  804
  46. Carl D. Anderson , “  The Positive Electron,  ” Physical Review , bind.  43, nr .  6, 1933, s.  491–494 ( DOI  10.1103 / PhysRev.43.491 , Bibcode  1933PhRv ... 43..491A )
  47. (i) "  Nobelprisen i fysik i 1936  " (adgang 21 Jan 2010 )
  48. Raman CV, S. Bhagavantam, "  Eksperimentelt bevis for fotonets spin  ", indiske J. Phys , bind.  6, 1931, s.  353-366 ( læs online )
  49. [nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/ruska-autobio.html Ernst Ruska Nobel Prize autobiography]
  50. gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k65650011/f212.image
  51. Definition af måleren - Sjette opløsning af 11 th Generalkonferencen for og i 1960 Vægt Mål.
  52. Heinz, TF et al. , Spektroskopi af molekylære monolag ved resonans 2. harmoniske generation , Physical Review Letters 48.7 (1982): 478-81, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.48.478
  53. Definition af måleren - første opløsning af 17 th Generalkonferencen for og i 1983 Vægt Mål.
  54. TF Krauss, RM DeLaRue, S. Brand, “ To-dimensionelle fotoniske båndgapstrukturer, der  fungerer ved nær infrarøde bølgelængder  ”, Nature , vol.  383, nr .  6602,1996, s.  699–702 ( DOI  10.1038 / 383699a0 )
  55. Nanfang Yu, Patrice Genevet, Mikhail Kats, Francesco Aieta, Jean-Philippe Tetienne, Federico Capasso, Zeno Gaburro, “Let formering med fase diskontinuiteter: Generaliserede love om refleksion og brydning” , Science , 334, 333, 2011.

Se også

Bibliografi

Relaterede artikler

eksterne links