Оптика

Исследователь, работающий над оптической системой

Оптика — это раздел физики , изучающий поведение и свойства света , включая его взаимодействие с веществом и конструкцию инструментов , которые его используют или обнаруживают . ^[1] Оптика обычно описывает поведение видимого , ультрафиолетового и инфракрасного света. Свет — это тип электромагнитного излучения , и другие формы электромагнитного излучения, такие как рентгеновские лучи , микроволны и радиоволны, обладают схожими свойствами. ^[1]

Большинство оптических явлений можно объяснить, используя классическое электромагнитное описание света, однако полное электромагнитное описание света часто трудно применить на практике. Практическая оптика обычно выполняется с использованием упрощенных моделей. Наиболее распространенная из них, геометрическая оптика , рассматривает свет как совокупность лучей , которые движутся по прямым линиям и изгибаются, когда проходят через поверхности или отражаются от них. Физическая оптика — это более полная модель света, которая включает волновые эффекты, такие как дифракция и интерференция , которые не могут быть учтены в геометрической оптике. Исторически сложилось так, что сначала была разработана лучевая модель света, а затем волновая модель света. Прогресс в теории электромагнетизма в XIX веке привел к открытию того, что световые волны на самом деле являются электромагнитным излучением.

Некоторые явления зависят от света, имеющего как волновые, так и корпускулярные свойства . Для объяснения этих эффектов необходима квантовая механика . При рассмотрении свойств света, подобных частицам, свет моделируется как совокупность частиц, называемых « фотонами ». Квантовая оптика занимается применением квантовой механики к оптическим системам.

Оптическая наука актуальна и изучается во многих смежных дисциплинах, включая астрономию , различные инженерные области, фотографию и медицину (особенно офтальмологию и оптометрию , в которых она называется физиологической оптикой). Практическое применение оптики можно найти в различных технологиях и предметах повседневного обихода, включая зеркала , линзы , телескопы , микроскопы , лазеры и волоконную оптику .

История

Оптика началась с разработки линз древними египтянами и месопотамцами . Самые ранние известные линзы, изготовленные из полированного хрусталя , часто кварца , датируются 2000 годом до нашей эры и были найдены на Крите (Археологический музей Ираклиона, Греция). Линзы с Родоса датируются примерно 700 г. до н. э., как и ассирийские линзы, такие как линзы Нимруда . ^[2] Древние римляне и греки наполняли стеклянные сферы водой для изготовления линз. За этими практическими разработками последовало развитие теорий света и зрения древнегреческими и индийскими философами , а также развитие геометрической оптики в греко-римском мире . Слово оптика происходит от древнегреческого слова ὀπτική , optikē « вид, взгляд » . ^[3]

Греческая философия оптики распалась на две противоположные теории о том, как работает зрение: теорию интромиссии и теорию излучения . ^[4] Подход интромиссии рассматривал зрение как исходящее от объектов, отбрасывающих свои копии (так называемые эйдолы), которые были захвачены глазом. У многих пропагандистов, включая Демокрита , Эпикура , Аристотеля и их последователей, эта теория, по-видимому, имеет некоторый контакт с современными теориями о том, что такое видение на самом деле, но она оставалась лишь предположением, лишенным какого-либо экспериментального обоснования.

Платон первым сформулировал теорию излучения , идею о том, что зрительное восприятие осуществляется лучами, излучаемыми глазами. Он также прокомментировал изменение четности зеркал в «Тимее» . ^[5] Несколько сотен лет спустя Евклид (IV–III века до н.э.) написал трактат под названием «Оптика» , в котором связал зрение с геометрией , создав геометрическую оптику . ^[6] Он основал свою работу на теории излучения Платона, в которой описал математические правила перспективы и качественно описал эффекты преломления , хотя и сомневался в том, что луч света из глаза может мгновенно освещать звезды каждый раз, когда кто-то моргает. ^[7] Евклид сформулировал принцип кратчайшей траектории света и рассмотрел многократное отражение от плоских и сферических зеркал. Птолемей в своем трактате «Оптика » придерживался теории экстрамиссионно-внутреннего зрения: лучи (или потоки) из глаза образовывали конус, вершина которого находилась внутри глаза, а основание определяло поле зрения. Лучи были чувствительными и передавали разуму наблюдателя информацию о расстоянии и ориентации поверхностей. Он обобщил большую часть работ Евклида и продолжил описание способа измерения угла преломления , хотя и не заметил эмпирической связи между ним и углом падения. ^[8] Плутарх (I–II века нашей эры) описал множественные отражения от сферических зеркал и обсудил создание увеличенных и уменьшенных изображений, как реальных, так и воображаемых, включая случай киральности изображений.

В средние века греческие идеи об оптике были возрождены и расширены писателями мусульманского мира . Одним из первых из них был Аль-Кинди ( ок. 801–873 ), который писал о достоинствах аристотелевских и евклидовых идей оптики, отдавая предпочтение теории излучения, поскольку она могла лучше количественно определять оптические явления. ^[9] В 984 году персидский математик Ибн Сахл написал трактат «О горящих зеркалах и линзах», правильно описав закон преломления, эквивалентный закону Снеллиуса. ^[10] Он использовал этот закон для расчета оптимальных форм линз и изогнутых зеркал . В начале 11 века Альхазен (Ибн аль-Хайсам) написал « Книгу оптики» ( Китаб аль-маназир ), в которой исследовал отражение и преломление и предложил новую систему объяснения видения и света, основанную на наблюдениях и экспериментах. ^[11] Он отверг «теорию излучения» птолемеевской оптики, лучи которой испускаются глазом, и вместо этого выдвинул идею о том, что свет отражается во всех направлениях по прямым линиям от всех точек рассматриваемых предметов и затем попадает в глаз, хотя он не смог правильно объяснить, как глаз улавливает лучи. ^[12] Работа Альхазена в значительной степени игнорировалась в арабском мире, но она была анонимно переведена на латынь около 1200 года нашей эры, а затем обобщена и расширена польским монахом Витело. ^[13] что сделает его стандартным учебником по оптике в Европе на следующие 400 лет. ^[14]

В 13 веке в средневековой Европе английский епископ Роберт Гроссетест писал на широкий круг научных тем и обсуждал свет с четырех разных точек зрения: эпистемология света, метафизика или космогония света, этиология или физика света и теология света, ^[15] основываясь на трудах Аристотеля и платонизме. Самый известный ученик Гроссетеста, Роджер Бэкон , написал работы, цитирующие широкий спектр недавно переведенных оптических и философских работ, в том числе работы Альхазена, Аристотеля , Авиценны , Аверроэса , Евклида, аль-Кинди, Птолемея, Тидея и Константина Африканского . Бэкон смог использовать части стеклянных сфер в качестве увеличительного стекла, чтобы продемонстрировать, что свет отражается от объектов, а не испускается из них.

Первые носимые очки были изобретены в Италии около 1286 года. ^[16]Это было началом оптической промышленности по шлифовке и полировке линз для этих «очков», сначала в Венеции и Флоренции в тринадцатом веке. ^[17] а затем в центрах зрелищности в Нидерландах и Германии. ^[18] Производители очков создали улучшенные типы линз для коррекции зрения, основываясь больше на эмпирических знаниях, полученных в результате наблюдения за действием линз, а не на элементарной оптической теории того времени (теории, которая по большей части даже не могла адекватно объяснить, как работают очки). ). ^[19]^[20] Это практическое развитие, мастерство и эксперименты с линзами привели непосредственно к изобретению составного оптического микроскопа около 1595 года и рефракторного телескопа в 1608 году, оба из которых появились в центрах изготовления очков в Нидерландах. ^[21]^[22]

Ньютона» *Обложка первого издания « Оптики* (1704 г.)

В начале 17 века Иоганн Кеплер в своих трудах расширил геометрическую оптику, охватывая линзы, отражение плоскими и изогнутыми зеркалами, принципы камер-обскуры , закон обратных квадратов, управляющий интенсивностью света, и оптические объяснения астрономических явлений, таких как как лунные и солнечные затмения и астрономический параллакс . Он также смог правильно сделать вывод о роли сетчатки как фактического органа, записывающего изображения, и, наконец, смог научно количественно оценить эффекты различных типов линз, которые производители очков наблюдали в течение предыдущих 300 лет. ^[24] После изобретения телескопа Кеплер изложил теоретическую основу их работы и описал улучшенную версию, известную как телескоп Кеплера , в которой используются две выпуклые линзы для получения большего увеличения. ^[25]

Оптическая теория получила развитие в середине 17 века благодаря трактатам , написанным философом Рене Декартом , который объяснил множество оптических явлений, включая отражение и преломление, предположив, что свет излучается объектами, которые его производят. ^[26] Это существенно отличалось от древнегреческой теории эмиссии. В конце 1660-х — начале 1670-х годов Исаак Ньютон расширил идеи Декарта до корпускулярной теории света , классно определив, что белый свет представляет собой смесь цветов, которую можно разделить на составные части с помощью призмы . В 1690 году Христиан Гюйгенс предложил волновую теорию света, основанную на предложениях, высказанных Робертом Гуком в 1664 году. Сам Гук публично критиковал теории света Ньютона, и вражда между ними продолжалась до смерти Гука. В 1704 году Ньютон опубликовал «Оптику» , и в то время, отчасти благодаря его успехам в других областях физики, его вообще считали победителем в дебатах о природе света. ^[26]

Ньютоновская оптика была общепринятой до начала 19 века, когда Томас Янг и Огюстен-Жан Френель провели эксперименты по интерференции света, которые твердо установили волновую природу света. Знаменитый эксперимент Янга с двумя щелями показал, что свет подчиняется принципу суперпозиции — волновому свойству, не предсказанному корпускулярной теорией Ньютона. Эта работа привела к созданию теории дифракции света и открыла целое направление исследований в физической оптике. ^[27] Волновая оптика была успешно объединена с теорией электромагнетизма Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах. ^[28]

Следующее развитие оптической теории произошло в 1899 году, когда Макс Планк правильно смоделировал излучение абсолютно черного тела , предположив, что обмен энергией между светом и материей происходит только в дискретных количествах, которые он назвал квантами . ^[29] В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал теорию фотоэлектрического эффекта , которая твердо установила квантование самого света. ^[30]^[31] В 1913 году Нильс Бор показал, что атомы могут излучать только дискретные количества энергии, тем самым объяснив дискретные линии, наблюдаемые в спектрах излучения и поглощения . ^[32] Понимание взаимодействия света и материи, возникшее в результате этих разработок, не только легло в основу квантовой оптики, но и имело решающее значение для развития квантовой механики в целом. Высшая кульминация — теория квантовой электродинамики — объясняет всю оптику и вообще электромагнитные процессы как результат обмена реальными и виртуальными фотонами. ^[33] Квантовая оптика приобрела практическое значение с изобретением мазера в 1953 году и лазера в 1960 году. ^[34]

Следуя работам Поля Дирака по квантовой теории поля , Джордж Сударшан , Рой Дж. Глаубер и Леонард Мандель применили квантовую теорию к электромагнитному полю в 1950-х и 1960-х годах, чтобы получить более детальное понимание фотодетектирования и статистики света.

Классическая оптика

Классическая оптика делится на два основных раздела: геометрическую (или лучевую) оптику и физическую (или волновую) оптику. В геометрической оптике считается, что свет распространяется по прямым линиям, а в физической оптике свет рассматривается как электромагнитная волна.

Геометрическую оптику можно рассматривать как приближение физической оптики, которая применяется, когда длина волны используемого света намного меньше размера оптических элементов в моделируемой системе.

Геометрическая оптика

Геометрическая оптика , или лучевая оптика , описывает распространение света с точки зрения «лучей», которые движутся по прямым линиям и пути которых определяются законами отражения и преломления на границах раздела различных сред. ^[35] Эти законы были открыты эмпирически еще в 984 году нашей эры. ^[10] и с тех пор до наших дней используются при проектировании оптических компонентов и инструментов. Их можно резюмировать следующим образом:

Когда луч света попадает на границу между двумя прозрачными материалами, он разделяется на отраженный и преломленный луч.

Закон отражения гласит, что отраженный луч лежит в плоскости падения, а угол отражения равен углу падения.
Закон преломления гласит, что преломленный луч лежит в плоскости падения, а синус угла падения, деленный на синус угла преломления, является постоянной величиной: ${\frac {\sin {\theta _{1}}}{\sin {\theta _{2}}}}=n,$ где $n$ — константа для любых двух материалов и данного цвета света. Если первый материал представляет собой воздух или вакуум, $n$ — показатель преломления второго материала.

Законы отражения и преломления можно вывести из принципа Ферма, который гласит, что путь, пройденный лучом света между двумя точками, — это путь, который можно пройти за наименьшее время. ^[36]

Приближения

Геометрическую оптику часто упрощают, используя параксиальное приближение или «аппроксимацию малого угла». Тогда математическое поведение становится линейным, что позволяет описывать оптические компоненты и системы простыми матрицами. Это приводит к появлению методов гауссовской оптики и параксиальных трассировки лучей , которые используются для определения основных свойств оптических систем, таких как приблизительное положение изображения и объекта и увеличение . ^[37]

Размышления

Отражения можно разделить на два типа: зеркальное отражение и диффузное отражение . Зеркальное отражение описывает блеск поверхностей, таких как зеркала, которые отражают свет простым и предсказуемым образом. Это позволяет создавать отраженные изображения, которые можно связать с реальным ( реальным ) или экстраполированным ( виртуальным ) местоположением в пространстве. Диффузное отражение описывает неглянцевые материалы, такие как бумага или камень. Отражения от этих поверхностей можно описать только статистически, при этом точное распределение отраженного света зависит от микроскопической структуры материала. Многие диффузные отражатели описываются или могут быть аппроксимированы законом косинуса Ламберта , который описывает поверхности, имеющие одинаковую яркость при просмотре под любым углом. Глянцевые поверхности могут давать как зеркальное, так и рассеянное отражение.

При зеркальном отражении направление отраженного луча определяется углом, который падающий луч образует с нормалью к поверхности — линией, перпендикулярной поверхности в точке попадания луча. Падающий и отраженный лучи, а также нормаль лежат в одной плоскости, а угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности такой же, как угол между падающим лучом и нормалью. ^[38] Это известно как Закон Отражения .

Для плоских зеркал закон отражения подразумевает, что изображения объектов расположены вертикально и находятся на том же расстоянии за зеркалом, что и объекты перед зеркалом. Размер изображения такой же, как размер объекта. Закон также подразумевает, что зеркальные изображения перевернуты по четности, что мы воспринимаем как инверсию левого и правого. Изображения, сформированные в результате отражения в двух (или любом четном количестве) зеркалах, не инвертируются по четности. Угловые отражатели излучают отраженные лучи, которые возвращаются в том направлении, откуда пришли падающие лучи. ^[39] Это называется световозвращением .

Зеркала с изогнутыми поверхностями можно моделировать с помощью трассировки лучей и использования закона отражения в каждой точке поверхности. В зеркалах с параболическими поверхностями параллельные лучи, падающие на зеркало, образуют отраженные лучи, сходящиеся в общем фокусе . Другие изогнутые поверхности также могут фокусировать свет, но с аберрациями из-за расходящейся формы, из-за которой фокус размывается в пространстве. В частности, сферические зеркала демонстрируют сферическую аберрацию . Изогнутые зеркала могут формировать изображения с увеличением больше или меньше единицы, причем увеличение может быть отрицательным, что указывает на то, что изображение перевернуто. Вертикальное изображение, образованное отражением в зеркале, всегда виртуально, а перевернутое изображение реально и может быть спроецировано на экран. ^[40]

Преломления

Преломление происходит, когда свет проходит через область пространства с изменяющимся показателем преломления; этот принцип позволяет использовать линзы и фокусировать свет. Простейший случай преломления возникает, когда существует граница раздела между однородной средой с показателем преломления $n 1$ и другой средой с показателем преломления $n 2$ . В таких ситуациях закон Снелла описывает результирующее отклонение светового луча:

$n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}$

где $θ 1$ и $θ 2$ — углы между нормалью (к границе раздела), падающей и преломленной волнами соответственно. ^[38]

Показатель преломления среды связан со скоростью $v$ света в этой среде соотношением $n=c/v,$ где $c$ — скорость света в вакууме .

Закон Снелла можно использовать для прогнозирования отклонения световых лучей при их прохождении через линейную среду, если известны показатели преломления и геометрия среды. Например, распространение света через призму приводит к отклонению светового луча в зависимости от формы и ориентации призмы. В большинстве материалов показатель преломления зависит от частоты света и называется дисперсией . Принимая это во внимание, закон Снелла можно использовать для предсказания того, как призма будет рассеивать свет в спектр. ^[41] Открытие этого явления при прохождении света через призму приписывают Исааку Ньютону.

Некоторые среды имеют показатель преломления, который постепенно меняется в зависимости от положения, поэтому лучи света в среде искривляются. Этот эффект ответственен за миражи, наблюдаемые в жаркие дни: изменение показателя преломления воздуха с высотой заставляет световые лучи искривляться, создавая видимость зеркальных отражений вдалеке (как будто на поверхности лужи воды). Оптические материалы с различными показателями преломления называются материалами с градиентным показателем (GRIN). Такие материалы используются для изготовления градиентной оптики . ^[42]

Для световых лучей, идущих от материала с высоким показателем преломления к материалу с низким показателем преломления, закон Снелла предсказывает, что $θ 2$ не существует , когда $θ 1$ велико. В этом случае передачи не происходит; весь свет отражается. Это явление называется полным внутренним отражением и позволяет использовать технологию оптоволокна. Когда свет проходит по оптическому волокну, он подвергается полному внутреннему отражению, что позволяет практически не терять свет по длине кабеля. ^[43]

Линзы

Устройство, которое создает сходящиеся или расходящиеся световые лучи за счет преломления, известно как линза . Линзы характеризуются своим фокусным расстоянием : собирающая линза имеет положительное фокусное расстояние, а рассеивающая линза — отрицательное фокусное расстояние. Меньшее фокусное расстояние указывает на то, что объектив обладает более сильным собирающим или рассеивающим эффектом. Фокусное расстояние простой линзы в воздухе определяется уравнением производителя линз . ^[44]

Трассировку лучей можно использовать, чтобы показать, как изображения формируются линзой. Для тонкой линзы в воздухе положение изображения определяется простым уравнением

${\frac {1}{S_{1}}}+{\frac {1}{S_{2}}}={\frac {1}{f}},$

где $S 1$ — расстояние от объекта до линзы, $θ 2$ — расстояние от линзы до изображения, а $f$ — фокусное расстояние линзы. В используемом здесь соглашении о знаках расстояния до объекта и изображения положительны, если объект и изображение находятся на противоположных сторонах линзы. ^[45]

Падающие параллельные лучи фокусируются собирающей линзой в точку на расстоянии одного фокусного расстояния от линзы, на дальней стороне линзы. Это называется задней фокусной точкой объектива. Лучи от объекта, находящегося на конечном расстоянии, фокусируются дальше от линзы, чем фокусное расстояние; чем ближе объект к линзе, тем дальше изображение от линзы.

В рассеивающих линзах входящие параллельные лучи после прохождения через линзу расходятся таким образом, что кажется, что они возникли в точке на расстоянии одного фокусного расстояния перед линзой. Это передняя фокусная точка объектива. Лучи от объекта на конечном расстоянии связаны с виртуальным изображением, которое находится ближе к линзе, чем фокальная точка, и находится на той же стороне линзы, что и объект. Чем ближе объект к линзе, тем ближе к линзе виртуальное изображение. Как и в случае с зеркалами, вертикальные изображения, создаваемые одной линзой, виртуальны, а перевернутые изображения реальны. ^[46]

Объективы страдают от аберраций , которые искажают изображение. Монохроматические аберрации возникают из-за того, что геометрия линзы не идеально направляет лучи от каждой точки объекта к одной точке изображения, тогда как хроматическая аберрация возникает из-за того, что показатель преломления линзы меняется в зависимости от длины волны света. ^[47]

Физическая оптика

В физической оптике считается, что свет распространяется как волны. Эта модель предсказывает такие явления, как интерференция и дифракция, которые не объясняются геометрической оптикой. Скорость световых волн в воздухе составляет примерно 3,0×10. ⁸ м/с (ровно 299 792 458 м/с в вакууме ). Длина волн видимого света варьируется от 400 до 700 нм, но термин «свет» также часто применяется к инфракрасному (0,7–300 мкм) и ультрафиолетовому излучению (10–400 нм).

Волновую модель можно использовать для прогнозирования поведения оптической системы, не требуя объяснения того, что в какой среде «колеблется». До середины XIX века большинство физиков верили в «эфирную» среду, в которой распространяются световые возмущения. ^[48] Существование электромагнитных волн было предсказано в 1865 году уравнениями Максвелла . Эти волны распространяются со скоростью света и имеют переменные электрические и магнитные поля, ортогональные друг другу, а также направлению распространения волн. ^[49] Световые волны теперь обычно рассматриваются как электромагнитные волны, за исключением случаев, когда квантово-механические эффекты необходимо учитывать .

Моделирование и проектирование оптических систем с использованием физической оптики

Для анализа и проектирования оптических систем доступно множество упрощенных приближений. используется одна скалярная В большинстве из них для представления электрического поля световой волны величина, а не векторная модель с ортогональными электрическими и магнитными векторами. ^[50] Уравнение Гюйгенса – Френеля является одной из таких моделей. Это было получено эмпирически Френелем в 1815 году на основе гипотезы Гюйгенса о том, что каждая точка волнового фронта генерирует вторичный сферический волновой фронт, который Френель объединил с принципом суперпозиции волн. Уравнение дифракции Кирхгофа , полученное с использованием уравнений Максвелла, ставит уравнение Гюйгенса-Френеля на более прочную физическую основу. Примеры применения принципа Гюйгенса-Френеля можно найти в статьях о дифракции и дифракции Фраунгофера .

Более строгие модели, включающие моделирование как электрических, так и магнитных полей световой волны, необходимы при работе с материалами, электрические и магнитные свойства которых влияют на взаимодействие света с материалом. Например, поведение световой волны, взаимодействующей с металлической поверхностью, сильно отличается от того, что происходит при взаимодействии с диэлектрическим материалом. Векторная модель также должна использоваться для моделирования поляризованного света.

Методы численного моделирования, такие как метод конечных элементов , метод граничных элементов и метод матрицы линий передачи, могут использоваться для моделирования распространения света в системах, которые не могут быть решены аналитически. Такие модели требуют больших вычислительных ресурсов и обычно используются только для решения небольших задач, требующих точности, превышающей ту, которую можно достичь с помощью аналитических решений. ^[51]

Все результаты геометрической оптики могут быть восстановлены с использованием методов оптики Фурье , в которых применяются многие из тех же математических и аналитических методов, которые используются в акустической технике и обработке сигналов .

Распространение гауссова луча — это простая параксиальная модель физической оптики для распространения когерентного излучения, такого как лазерные лучи. Этот метод частично учитывает дифракцию, позволяя точно рассчитать скорость расширения лазерного луча с расстоянием и минимальный размер, на который луч может быть сфокусирован. Таким образом, гауссово распространение луча устраняет разрыв между геометрической и физической оптикой. ^[52]

Суперпозиция и интерференция

В отсутствие нелинейных эффектов принцип суперпозиции можно использовать для прогнозирования формы взаимодействующих сигналов посредством простого добавления возмущений. ^[53] Такое взаимодействие волн с образованием результирующего рисунка обычно называется «интерференцией» и может привести к различным результатам. Если две волны одинаковой длины и частоты находятся в фазе , гребни и впадины волн совпадают. Это приводит к конструктивной интерференции и увеличению амплитуды волны, что для света связано с просветлением формы волны в этом месте. Альтернативно, если две волны одинаковой длины и частоты не совпадают по фазе, то гребни волн будут совпадать с впадинами волн, и наоборот. Это приводит к деструктивной интерференции и уменьшению амплитуды волны, что для света связано с затемнением формы волны в этом месте. Ниже представлена иллюстрация этого эффекта. ^[54]

комбинированный форма волны
волна 1
волна 2
	Две волны в фазе	Две волны на 180° наружу фазы

Когда разливается масло или топливо, за счет интерференции тонких пленок образуются разноцветные узоры.

Поскольку принцип Гюйгенса-Френеля гласит, что каждая точка волнового фронта связана с созданием нового возмущения, волновой фронт может конструктивно или деструктивно интерферировать сам с собой в разных местах, создавая яркие и темные полосы в регулярных и предсказуемых узорах. ^[55] Интерферометрия — это наука об измерении этих закономерностей, обычно как средство точного определения расстояний или углового разрешения . ^[56] Интерферометр Майкельсона был известным прибором, который использовал интерференционные эффекты для точного измерения скорости света. ^[57]

На внешний вид тонких пленок и покрытий непосредственно влияют интерференционные эффекты. Антибликовые покрытия используют деструктивную интерференцию для уменьшения отражательной способности поверхностей, которые они покрывают, и могут использоваться для минимизации бликов и нежелательных отражений. Самый простой случай — один слой толщиной в четверть длины волны падающего света. Отраженная волна от верхней части пленки и отраженная волна от границы раздела пленка/материал сдвинуты по фазе ровно на 180°, вызывая деструктивную интерференцию. Волны находятся в противофазе только на одной длине волны, которую обычно выбирают вблизи центра видимого спектра, около 550 нм. Более сложные конструкции с использованием нескольких слоев могут обеспечить низкую отражательную способность в широком диапазоне или чрезвычайно низкую отражательную способность на одной длине волны.

Конструктивная интерференция в тонких пленках может создавать сильное отражение света в диапазоне длин волн, который может быть узким или широким в зависимости от конструкции покрытия. Эти пленки используются для изготовления диэлектрических зеркал , интерференционных фильтров , теплоотражателей и фильтров цветоделения в цветных телекамерах. Этот эффект интерференции также является причиной появления красочных радужных узоров, наблюдаемых на нефтяных пятнах. ^[58]

Дифракция и оптическое разрешение

Дифракция – это процесс, при котором чаще всего наблюдается интерференция света. Этот эффект был впервые описан в 1665 году Франческо Марией Гримальди , который также придумал термин от латинского diffringere « разбивать на куски » . ^[59]^[60] Позже в том же столетии Роберт Гук и Исаак Ньютон также описали явления, которые теперь известны как дифракция в кольцах Ньютона. ^[61] в то время как Джеймс Грегори записал свои наблюдения за дифракционной картиной птичьих перьев. ^[62]

Первая физическая оптическая модель дифракции, основанная на принципе Гюйгенса-Френеля, была разработана в 1803 году Томасом Юнгом в его интерференционных экспериментах с интерференционными картинами двух близко расположенных щелей. Янг показал, что его результаты можно было бы объяснить только в том случае, если бы две щели действовали как два уникальных источника волн, а не как корпускулы. ^[63] В 1815 и 1818 годах Огюстен-Жан Френель твердо установил математическое объяснение того, как интерференция волн может объяснить дифракцию. ^[64]

Простейшие физические модели дифракции используют уравнения, которые описывают угловое разделение светлых и темных полос из-за света определенной длины волны ( $λ$ ). В общем случае уравнение принимает вид $m\lambda =d\sin \theta$ где $d$ — расстояние между двумя источниками волнового фронта (в случае экспериментов Юнга это были две щели ), $θ$ — угловое расстояние между центральной полосой и $полосой m$ -го порядка, где центральный максимум равен $m = 0$ . ^[65]

Это уравнение немного изменено, чтобы учесть различные ситуации, такие как дифракция через один зазор, дифракция через несколько щелей или дифракция через дифракционную решетку , которая содержит большое количество щелей на одинаковом расстоянии друг от друга. ^[66] Более сложные модели дифракции требуют работы с математикой дифракции Френеля или Фраунгофера . ^[67]

В рентгеновской дифракции используется тот факт, что атомы в кристалле расположены на равномерных расстояниях на расстояниях порядка одного ангстрема . Чтобы увидеть дифракционную картину, через кристалл пропускают рентгеновские лучи с длинами волн, близкими к этому расстоянию. Поскольку кристаллы представляют собой трехмерные объекты, а не двумерные решетки, соответствующая дифракционная картина меняется в двух направлениях в соответствии с брэгговским отражением , при этом соответствующие яркие пятна возникают в уникальных узорах , а $d$ в два раза превышает расстояние между атомами. ^[68]

Эффекты дифракции ограничивают способность оптического детектора оптически разрешать отдельные источники света. В общем, свет, проходящий через апертуру, испытывает дифракцию, и лучшие изображения, которые можно создать (как описано в оптике, ограниченной дифракцией ), выглядят как центральное пятно с окружающими яркими кольцами, разделенными темными нулями; этот узор известен как узор Эйри , а центральная яркая доля — как диск Эйри . ^[69] Размер такого диска определяется выражением $\sin \theta =1.22{\frac {\lambda }{D}}$ где $θ$ — угловое разрешение, $λ$ — длина волны света, а $D$ — диаметр апертуры линзы. Если угловое расстояние между двумя точками значительно меньше углового радиуса диска Эйри, то две точки не могут быть разрешены на изображении, но если их угловое расстояние намного больше этого, формируются отчетливые изображения двух точек, и они следовательно, может быть решена. Рэлей определил несколько произвольный « критерий Рэлея », согласно которому две точки, угловое расстояние которых равно радиусу диска Эйри (измеренному до первого нуля, то есть до первого места, где не виден свет), могут считаться разрешенными. Видно, что чем больше диаметр линзы или ее апертура, тем выше разрешение. ^[70] Интерферометрия , с ее способностью имитировать чрезвычайно большие базовые апертуры, обеспечивает максимально возможное угловое разрешение. ^[56]

При астрономических изображениях атмосфера препятствует достижению оптимального разрешения в видимом спектре из-за атмосферного рассеяния и дисперсии, которые заставляют звезды мерцать . Астрономы называют этот эффект качеством астрономического зрения . Методы, известные как адаптивная оптика, использовались для устранения атмосферных искажений изображений и достижения результатов, приближающихся к дифракционному пределу. ^[71]

Дисперсия и рассеяние

Рефракционные процессы происходят в пределе физической оптики, где длина волны света аналогична другим расстояниям, как своего рода рассеяние. Простейшим типом рассеяния является томсоновское рассеяние , которое возникает, когда электромагнитные волны отклоняются одиночными частицами. В пределе томсоновского рассеяния, при котором волновая природа света очевидна, свет рассеивается независимо от частоты, в отличие от комптоновского рассеяния , которое зависит от частоты и является строго квантовомеханическим процессом, включающим природу света как частицы. В статистическом смысле упругое рассеяние света на многочисленных частицах, размер которых намного меньше длины волны света, представляет собой процесс, известный как рассеяние Рэлея , в то время как аналогичный процесс рассеяния на частицах с одинаковой или большей длиной волны известен как рассеяние Ми с рассеянием Тиндаля. эффект является обычно наблюдаемым результатом. Небольшая часть рассеяния света на атомах или молекулах может подвергаться комбинационному рассеянию , при котором частота изменяется из-за возбуждения атомов и молекул. Рассеяние Бриллюэна происходит, когда частота света меняется из-за локальных изменений со временем и движений плотного материала. ^[72]

Дисперсия возникает, когда разные частоты света имеют разные фазовые скорости из-за свойств материала ( дисперсия материала ) или геометрии оптического волновода ( дисперсия волновода ). Самая известная форма дисперсии — это уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны, которое наблюдается в большинстве прозрачных материалов. Это называется «нормальной дисперсией». Это происходит во всех диэлектрических материалах в диапазонах длин волн, где материал не поглощает свет. ^[73] В диапазонах длин волн, где среда имеет значительное поглощение, показатель преломления может увеличиваться с увеличением длины волны. Это называется «аномальная дисперсия». ^[73]

Разделение цветов призмой является примером нормальной дисперсии. Закон Снелла предсказывает, что на поверхностях призмы свет, падающий под углом $θ$ к нормали, будет преломляться под углом $arcsin(sin (θ)/ n)$ . Таким образом, синий свет с более высоким показателем преломления преломляется сильнее, чем красный, что приводит к появлению хорошо известного радужного рисунка. ^[41]

Дисперсия: две синусоиды, распространяющиеся с разными скоростями, образуют движущуюся интерференционную картину. Красная точка движется с фазовой скоростью , а зеленые точки распространяются с групповой скоростью . В этом случае фазовая скорость в два раза превышает групповую скорость. Красная точка обгоняет две зеленые точки при движении слева направо по фигуре. Фактически, отдельные волны (которые движутся с фазовой скоростью) выходят из волнового пакета (который распространяется с групповой скоростью).

Дисперсия материала часто характеризуется числом Аббе , которое дает простую меру дисперсии, основанную на показателе преломления на трех определенных длинах волн. Дисперсия волновода зависит от постоянной распространения . ^[74] Оба вида дисперсии вызывают изменения групповых характеристик волны — особенностей волнового пакета, которые изменяются с той же частотой, что и амплитуда электромагнитной волны. «Дисперсия групповой скорости» проявляется как расширение «огибающей» сигнала излучения и может быть определена количественно с помощью параметра задержки групповой дисперсии:

$D={\frac {1}{v_{\mathrm {g} }^{2}}}{\frac {dv_{\mathrm {g} }}{d\lambda }}$

где $v g$ — групповая скорость. ^[75] Для однородной среды групповая скорость равна

$v_{\mathrm {g} }=c\left(n-\lambda {\frac {dn}{d\lambda }}\right)^{-1}$

где $n$ — показатель преломления, а $c$ — скорость света в вакууме. ^[76] Это дает более простую форму для параметра дисперсионной задержки:

$D=-{\frac {\lambda }{c}}\,{\frac {d^{2}n}{d\lambda ^{2}}}.$

Если $D$ меньше нуля, говорят, что среда имеет положительную или нормальную дисперсию. Если $D$ больше нуля, среда имеет отрицательную дисперсию . Если световой импульс распространяется через среду с нормальной дисперсией, в результате более высокочастотные компоненты замедляются сильнее, чем низкочастотные компоненты. Таким образом, импульс становится положительно чиркающим или повышающимся , частота которого со временем увеличивается. Это приводит к тому, что спектр, выходящий из призмы, выглядит так, что красный свет наименее преломляется, а синий/фиолетовый свет преломляется сильнее всего. И наоборот, если импульс проходит через среду с аномальной (отрицательной) дисперсией, высокочастотные компоненты распространяются быстрее, чем более низкие, и импульс становится отрицательно чирпированным или понижающим чирпирование , уменьшаясь по частоте со временем. ^[77]

Результатом дисперсии групповой скорости, отрицательной или положительной, в конечном итоге является временное расширение импульса. Это делает управление дисперсией чрезвычайно важным в системах оптической связи на основе оптических волокон , поскольку если дисперсия слишком велика, группа импульсов, представляющих информацию, будет растекаться во времени и сливаться, делая невозможным извлечение сигнала. ^[75]

поляризация

Поляризация — общее свойство волн, описывающее ориентацию их колебаний. Для поперечных волн, таких как многие электромагнитные волны, он описывает ориентацию колебаний в плоскости, перпендикулярной направлению движения волны. Колебания могут быть ориентированы в одном направлении ( линейная поляризация ) или направление колебаний может вращаться по мере распространения волны ( круговая или эллиптическая поляризация ). волны Волны с круговой поляризацией могут вращаться вправо или влево по направлению движения, и какое из этих двух вращений присутствует в волне, называется киральностью . ^[78]

Типичный способ учета поляризации — отслеживать ориентацию вектора электрического поля по мере распространения электромагнитной волны. Вектор электрического поля плоской волны можно произвольно разделить на две перпендикулярные компоненты, обозначенные $x$ и $y$ (где $z$ указывает направление движения). Форма, очерченная в плоскости xy вектором электрического поля, представляет собой фигуру Лиссажу , описывающую состояние поляризации . ^[79] На следующих рисунках показаны некоторые примеры эволюции вектора электрического поля (синий) со временем (вертикальные оси) в определенной точке пространства, а также его $компонентов x$ и $y$ (красный/левый и зеленый/правый). и путь, прочерченный вектором на плоскости (фиолетовый): такая же эволюция произойдет, если посмотреть на электрическое поле в определенный момент времени при развитии точки в пространстве в направлении, противоположном распространению.

Линейный

Круговой

Эллиптическая поляризация

На крайнем левом рисунке выше $компоненты x$ и $y$ световой волны находятся в фазе. При этом соотношение их сил постоянно, поэтому направление электрического вектора (векторной суммы этих двух составляющих) постоянно. Поскольку кончик вектора очерчивает одну линию на плоскости, этот особый случай называется линейной поляризацией. Направление этой линии зависит от относительных амплитуд двух компонент. ^[80]

На среднем рисунке два ортогональных компонента имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе на 90°. В этом случае один компонент равен нулю, когда другой компонент имеет максимальную или минимальную амплитуду. Существует два возможных фазовых соотношения, которые удовлетворяют этому требованию: $компонент x$ может находиться на 90° впереди компонента $y$ или на 90° позади $компонента y$ . В этом особом случае электрический вектор очерчивает круг на плоскости, поэтому такая поляризация называется круговой поляризацией. Направление вращения в круге зависит от того, какое из двухфазных отношений существует, и соответствует правой круговой поляризации и левой круговой поляризации . ^[81]

Во всех остальных случаях, когда две компоненты либо не имеют одинаковых амплитуд и/или их разность фаз не равна нулю и не кратна 90°, поляризация называется эллиптической поляризацией, поскольку электрический вектор очерчивает эллипс в плоскости ( эллипс поляризации ). ^[82] Это показано на рисунке выше справа. Детальная математика поляризации выполняется с использованием исчисления Джонса и характеризуется параметрами Стокса . ^[83]

Изменение поляризации

Среды, которые имеют разные показатели преломления для разных режимов поляризации, называются двулучепреломляющими . ^[84] Хорошо известные проявления этого эффекта проявляются в оптических волновых пластинах /замедлителях (линейные режимы) и в фарадеевском вращении / оптическом вращении (круговые режимы). ^[85] Если длина пути в двулучепреломляющей среде достаточна, плоские волны будут выходить из материала со значительно другим направлением распространения из-за рефракции. Например, так обстоит дело с макроскопическими кристаллами кальцита , которые представляют зрителю два смещенных, ортогонально поляризованных изображения того, что рассматривается через них. Именно этот эффект обеспечил первое открытие поляризации Эразмом Бартолином в 1669 году. Кроме того, фазовый сдвиг и, следовательно, изменение состояния поляризации обычно зависят от частоты, что в сочетании с дихроизмом часто приводит к появлению ярких цвета и радужные эффекты. В минералогии такие свойства, известные как плеохроизм , часто используются для идентификации минералов с помощью поляризационных микроскопов. Кроме того, многие пластмассы, которые обычно не обладают двойным лучепреломлением, становятся таковыми под воздействием механического напряжения — явления, которое лежит в основе фотоэластичности . ^[86] Недвулучепреломляющие методы для вращения линейной поляризации световых лучей включают использование призматических вращателей поляризации , которые используют полное внутреннее отражение в наборе призм, предназначенных для эффективного коллинеарного прохождения. ^[87]

Среды, которые уменьшают амплитуду определенных мод поляризации, называются дихроичными , а устройства, которые блокируют почти все излучение в одной моде, известны как поляризационные фильтры или просто « поляризаторы ». Закон Малюса, названный в честь Этьена-Луи Малюса , гласит, что когда идеальный поляризатор помещается в линейно поляризованный луч света, интенсивность $I$ проходящего света определяется выражением

$I=I_{0}\cos ^{2}\theta _{\mathrm {i} },$ где $I 0$ — начальная интенсивность, а $θ i$ — угол между начальным направлением поляризации света и осью поляризатора. ^[88]

Луч неполяризованного света можно рассматривать как содержащий однородную смесь линейных поляризаций под всеми возможными углами. Поскольку среднее значение $cos 2 θ$ равен 1/2, коэффициент передачи становится

${\frac {I}{I_{0}}}={\frac {1}{2}}\,.$

На практике некоторая часть света теряется в поляризаторе, и фактическое пропускание неполяризованного света будет несколько ниже, около 38% для поляризаторов типа Polaroid, но значительно выше (>49,9%) для некоторых типов двулучепреломляющих призм. ^[89]

Помимо двойного лучепреломления и дихроизма в протяженных средах, эффекты поляризации могут также возникать на (отражающей) границе раздела между двумя материалами с разными показателями преломления. Эти эффекты рассматриваются уравнениями Френеля . Часть волны передается, а часть отражается, причем соотношение зависит от угла падения и угла преломления. Таким образом, физическая оптика восстанавливает угол Брюстера . ^[90] Когда свет отражается от тонкой пленки на поверхности, интерференция отражений от поверхностей пленки может вызвать поляризацию отраженного и прошедшего света.

Естественный свет

Эффекты поляризационного фильтра на небе на фотографии. Левый снимок сделан без поляризатора. На правом изображении фильтр был настроен так, чтобы устранить определенные поляризации рассеянного синего света неба.

Большинство источников электромагнитного излучения содержат большое количество атомов или молекул, излучающих свет. Ориентация электрических полей, создаваемых этими излучателями, может не коррелировать , и в этом случае свет называется неполяризованным . Если между излучателями существует частичная корреляция, свет частично поляризован . Если поляризация одинакова по всему спектру источника, частично поляризованный свет можно описать как суперпозицию полностью неполяризованного компонента и полностью поляризованного. Тогда можно описать свет в терминах степени поляризации и параметров эллипса поляризации. ^[79]

Свет, отраженный блестящими прозрачными материалами, частично или полностью поляризован, за исключением случаев, когда свет перпендикулярен поверхности. Именно этот эффект позволил математику Этьену-Луи Малюсу провести измерения, которые позволили ему разработать первые математические модели поляризованного света. Поляризация возникает, когда свет рассеивается в атмосфере . Рассеянный свет создает яркость и цвет ясного неба . Этой частичной поляризацией рассеянного света можно воспользоваться, используя поляризационные фильтры для затемнения неба на фотографиях . Оптическая поляризация имеет принципиальное значение в химии из-за кругового дихроизма и оптического вращения ( кругового двойного лучепреломления ), присущих оптически активным ( хиральным ) молекулам . ^[91]

Современная оптика

Современная оптика охватывает области оптической науки и техники, ставшие популярными в 20 веке. Эти области оптической науки обычно связаны с электромагнитными или квантовыми свойствами света, но включают и другие темы. Основная область современной оптики, квантовая оптика , занимается конкретно квантово-механическими свойствами света. Квантовая оптика является не просто теоретической; некоторые современные устройства, например лазеры, имеют принципы работы, основанные на квантовой механике. Детекторы света, такие как фотоумножители и каналтроны , реагируют на отдельные фотоны. Электронные датчики изображения , такие как ПЗС-матрицы , демонстрируют дробовой шум, соответствующий статистике отдельных фотонных событий. Светодиоды и фотоэлектрические элементы тоже невозможно понять без квантовой механики. При изучении этих устройств квантовая оптика часто пересекается с квантовой электроникой . ^[92]

Специальные области исследований в области оптики включают изучение того, как свет взаимодействует с конкретными материалами, например, в кристаллооптике и метаматериалах . Другие исследования сосредоточены на феноменологии электромагнитных волн в сингулярной оптике , оптике без изображения , нелинейной оптике , статистической оптике и радиометрии . Кроме того, компьютерные инженеры проявили интерес к интегрированной оптике , машинному зрению и фотонным вычислениям как к возможным компонентам компьютеров «следующего поколения». ^[93]

Сегодня чистая наука оптика называется оптической наукой или оптической физикой, чтобы отличить ее от прикладных оптических наук, которые называются оптической инженерией . Выдающиеся области оптической техники включают светотехнику , фотонику и оптоэлектронику с практическими приложениями, такими как проектирование линз , изготовление и тестирование оптических компонентов и обработка изображений . Некоторые из этих областей пересекаются, с размытыми границами между терминами, которые означают несколько разные вещи в разных частях мира и в разных областях промышленности. Профессиональное сообщество исследователей нелинейной оптики сформировалось за последние несколько десятилетий благодаря достижениям лазерных технологий. ^[94]

Лазеры

Лазер — это устройство, которое излучает свет, разновидность электромагнитного излучения, посредством процесса, называемого вынужденным излучением . Термин «лазер» является аббревиатурой от « Усиление света путем стимулированного излучения » . ^[95] Лазерный свет обычно пространственно когерентен , что означает, что свет либо излучается узким лучом с низкой расходимостью , либо может быть преобразован в него с помощью оптических компонентов, таких как линзы. Поскольку микроволновый эквивалент лазера, мазер , был разработан первым, устройства, излучающие микроволновые и радиочастоты , обычно называются мазерами . ^[96]

Первый работающий лазер был продемонстрирован 16 мая 1960 года Теодором Мейманом в исследовательских лабораториях Хьюза . ^[98] Когда их впервые изобрели, их называли «решением проблемы». ^[99] С тех пор лазеры превратились в многомиллиардную индустрию, находящую применение в тысячах самых разнообразных приложений. Первым применением лазеров в повседневной жизни населения стал сканер штрих-кодов в супермаркетах , представленный в 1974 году. ^[100] Проигрыватель лазерных дисков , представленный в 1978 году, был первым успешным потребительским продуктом, включавшим лазер, но проигрыватель компакт -дисков стал первым устройством с лазером, которое стало по-настоящему распространенным в домах потребителей, начиная с 1982 года. ^[101] Эти оптические запоминающие устройства используют полупроводниковый лазер шириной менее миллиметра для сканирования поверхности диска для извлечения данных. Волоконно-оптическая связь использует лазеры для передачи больших объемов информации со скоростью света. Другие распространенные области применения лазеров включают лазерные принтеры и лазерные указки . Лазеры используются в медицине в таких областях, как бескровная хирургия , лазерная хирургия глаза и микродиссекция с лазерным захватом , а также в военных приложениях, таких как системы противоракетной обороны , электрооптические средства противодействия (EOCM) и лидар . Лазеры также используются в голограммах , пузырькограммах , лазерных световых шоу и лазерной эпиляции . ^[102]

Эффект Капицы-Дирака

Эффект Капицы-Дирака приводит к дифракции пучков частиц в результате встречи со стоячей волной света. Свет можно использовать для позиционирования материи с помощью различных явлений (см. оптический пинцет ).

Приложения

Оптика является частью повседневной жизни. Повсеместное распространение зрительных систем в биологии указывает на центральную роль оптики как науки об одном из пяти чувств . Многим людям приносят пользу очки или контактные линзы , а оптика является неотъемлемой частью функционирования многих потребительских товаров, включая фотоаппараты . Радуга и миражи являются примерами оптических явлений. Оптическая связь обеспечивает основу как для Интернета , так и для современной телефонии .

Человеческий глаз

Человеческий глаз функционирует, фокусируя свет на слой фоторецепторных клеток, называемый сетчаткой, который образует внутреннюю оболочку задней части глаза. Фокусировка осуществляется с помощью ряда прозрачных сред. Свет, попадающий в глаз, сначала проходит через роговицу, которая обеспечивает большую часть оптической силы глаза. Затем свет проходит через жидкость сразу за роговицей — переднюю камеру , а затем проходит через зрачок . Затем свет проходит через линзу , которая дополнительно фокусирует свет и позволяет регулировать фокус. Затем свет проходит через основную жидкость глаза — стекловидное тело — и достигает сетчатки. Клетки сетчатки выстилают заднюю часть глаза, за исключением места выхода зрительного нерва; это приводит к слепому пятну .

Существует два типа фоторецепторных клеток: палочки и колбочки, которые чувствительны к различным аспектам света. ^[103] Палочки чувствительны к интенсивности света в широком диапазоне частот, поэтому отвечают за черно-белое зрение . Палочки не присутствуют в ямке, области сетчатки, ответственной за центральное зрение, и не так чувствительны, как колбочки, к пространственным и временным изменениям света. Однако в сетчатке в двадцать раз больше палочек, чем колбочек, поскольку палочки расположены на более широкой площади. Из-за более широкого распространения палочки отвечают за периферическое зрение . ^[104]

Напротив, колбочки менее чувствительны к общей интенсивности света, но бывают трех разновидностей, которые чувствительны к разным диапазонам частот и, таким образом, используются для восприятия цвета и фотопического зрения . Колбочки высоко сконцентрированы в ямке и обладают высокой остротой зрения, что означает, что они обладают лучшим пространственным разрешением, чем палочки. Поскольку колбочки не так чувствительны к тусклому свету, как палочки, большая часть ночного видения ограничивается палочками. Аналогичным образом, поскольку колбочки находятся в ямке, центральное зрение (включая зрение, необходимое для большей части чтения, работы с мелкими деталями, такой как шитье или тщательное изучение объектов) обеспечивается колбочками. ^[104]

Ресничные мышцы вокруг хрусталика позволяют регулировать фокус глаза. Этот процесс известен как аккомодация . Ближняя определяют ближайшее и самое дальнее расстояния от глаза , и дальняя точки на которых объект может быть четко сфокусирован. Для человека с нормальным зрением дальняя точка находится в бесконечности. Расположение точки для близи зависит от того, насколько мышцы могут увеличить кривизну хрусталика и насколько негибким стал хрусталик с возрастом. Оптометристы , офтальмологи и оптики обычно считают, что подходящая точка близи находится ближе, чем обычное расстояние чтения — примерно 25 см. ^[103]

Дефекты зрения можно объяснить с помощью оптических принципов. С возрастом хрусталик становится менее гибким, и точка близи удаляется от глаза — состояние, известное как пресбиопия . Точно так же люди, страдающие дальнозоркостью, не могут уменьшить фокусное расстояние хрусталика настолько, чтобы на сетчатке можно было отобразить близлежащие объекты. И наоборот, люди, которые не могут увеличить фокусное расстояние линзы настолько, чтобы на сетчатке можно было отобразить удаленные объекты, страдают близорукостью и имеют дальнюю точку, которая значительно ближе бесконечности. Состояние, известное как астигматизм, возникает, когда роговица не имеет сферической формы, а более изогнута в одном направлении. Это приводит к тому, что горизонтально вытянутые объекты фокусируются на разных частях сетчатки, чем вертикально вытянутые объекты, что приводит к искажению изображений. ^[103]

Все эти состояния можно исправить с помощью корректирующих линз . При пресбиопии и дальнозоркости собирающая линза обеспечивает дополнительную кривизну, необходимую для приближения ближней точки к глазу, тогда как при близорукости рассеивающая линза обеспечивает кривизну, необходимую для направления дальней точки в бесконечность. Астигматизм корректируется с помощью линзы с цилиндрической поверхностью , которая сильнее изгибается в одну сторону, чем в другую, компенсируя неоднородность роговицы. ^[105]

Оптическая сила корректирующих линз измеряется в диоптриях — величине, равной обратной величине фокусного расстояния, измеренного в метрах; с положительным фокусным расстоянием, соответствующим собирающей линзе, и отрицательным фокусным расстоянием, соответствующим рассеивающей линзе. Для линз, которые также корректируют астигматизм, указаны три числа: одно для сферической оптической силы, одно для цилиндрической оптической силы и одно для угла ориентации астигматизма. ^[105]

Визуальные эффекты

Оптические иллюзии (также называемые зрительными иллюзиями) характеризуются зрительно воспринимаемыми изображениями, отличающимися от объективной реальности. Информация, собранная глазом, обрабатывается в мозгу, чтобы создать восприятие , отличное от отображаемого объекта. Оптические иллюзии могут быть результатом множества явлений, включая физические эффекты, создающие изображения, отличные от создающих их объектов, физиологическое воздействие на глаза и мозг чрезмерной стимуляции (например, яркости, наклона, цвета, движения) и когнитивные иллюзии, при которых глаз и мозг делают неосознанные выводы . ^[106]

Когнитивные иллюзии включают в себя некоторые из них, возникающие в результате бессознательного неправильного применения определенных оптических принципов. Например, иллюзии комнаты Эймса , иллюзии Геринга , Мюллера-Лайера , Орбисона , Понцо , Сандера и Вундта основаны на предположении о видимости расстояния за счет использования сходящихся и расходящихся линий, точно так же, как параллельные световые лучи (или даже любой набор параллельных линий) кажутся сходящимися в бесконечной точке схода в двумерных изображениях с художественной перспективой. ^[107] Это предположение также является причиной знаменитой лунной иллюзии , когда Луна, несмотря на практически одинаковый угловой размер, у горизонта кажется намного больше , чем в зените . ^[108] Эта иллюзия настолько смутила Птолемея , что он ошибочно приписал ее атмосферной рефракции, когда описывал ее в своем трактате «Оптика» . ^[8]

Другой тип оптической иллюзии использует нарушенные закономерности, чтобы заставить разум воспринимать несуществующие симметрии или асимметрии. Примеры включают стену кафе , иллюзии Эренштейна , спираль Фрейзера , Поггендорфа и иллюзии Цёлльнера . Родственными, но не строго иллюзиями, являются закономерности, возникающие вследствие наложения периодических структур. Например, прозрачные ткани с сетчатой структурой создают формы, известные как муаровые узоры , а наложение периодических прозрачных узоров, состоящих из параллельных непрозрачных линий или кривых, создает линейные муаровые узоры. ^[109]

Оптические инструменты

Одиночные линзы имеют множество применений, включая фотографические линзы , корректирующие линзы и увеличительные очки, а одиночные зеркала используются в параболических отражателях и зеркалах заднего вида . Сочетание нескольких зеркал, призм и линз позволяет получить сложные оптические инструменты, имеющие практическое применение. Например, перископ — это просто два плоских зеркала, выровненных таким образом, чтобы можно было видеть вокруг препятствий. Самыми известными сложными оптическими приборами в науке являются микроскоп и телескоп, которые были изобретены голландцами в конце 16 века. ^[110]

Впервые микроскопы были разработаны всего с двумя линзами: объективом и окуляром . Объектив, по сути, представляет собой увеличительное стекло и имеет очень маленькое фокусное расстояние, в то время как окуляр обычно имеет большее фокусное расстояние. Это приводит к созданию увеличенных изображений близких объектов. Обычно используется дополнительный источник освещения, поскольку увеличенные изображения получаются более тусклыми из-за сохранения энергии и распространения световых лучей по большей площади поверхности. Современные микроскопы, известные как составные микроскопы, имеют множество линз (обычно четыре) для оптимизации функциональности и повышения стабильности изображения. ^[111] Немного другая разновидность микроскопа, микроскоп сравнения , рассматривает расположенные рядом изображения, чтобы получить стереоскопическое бинокулярное изображение, которое при использовании людьми кажется трехмерным. ^[112]

Первые телескопы, называемые телескопами-рефракторами, также были разработаны с одним объективом и окуляром. В отличие от микроскопа, объектив телескопа был спроектирован с большим фокусным расстоянием, чтобы избежать оптических аберраций. Объектив фокусирует изображение удаленного объекта в своей фокусной точке, которая настроена так, чтобы находиться в фокусе окуляра с гораздо меньшим фокусным расстоянием. Основной целью телескопа является не обязательно увеличение, а скорее сбор света, который определяется физическим размером объектива. Таким образом, телескопы обычно обозначаются диаметром их объективов, а не увеличением, которое можно изменить путем переключения окуляров. Поскольку увеличение телескопа равно фокусному расстоянию объектива, делённому на фокусное расстояние окуляра, окуляры с меньшим фокусным расстоянием дают большее увеличение. ^[113]

Поскольку изготовление больших линз гораздо сложнее, чем изготовление больших зеркал, большинство современных телескопов являются телескопами-рефлекторами , то есть телескопами, в которых используется главное зеркало, а не объектив. К телескопам-рефлекторам применимы те же общие оптические соображения, что и к телескопам-рефракциям, а именно: чем больше главное зеркало, тем больше света собирается, а увеличение по-прежнему равно фокусному расстоянию главного зеркала, деленному на фокусное расстояние окуляра. . Профессиональные телескопы обычно не имеют окуляров и вместо этого размещают в фокусе инструмент (часто устройство с зарядовой связью). ^[114]

Фотография

Оптика фотографии предполагает как линзы, так и среду, в которой регистрируется электромагнитное излучение, будь то пластинка , пленка или устройство с зарядовой связью. Фотографы должны учитывать взаимность камеры и кадра, которая суммируется соотношением

Экспозиция ∝ Площадь диафрагмы × Время экспозиции × Яркость сцены. ^[115]

Другими словами, чем меньше диафрагма (обеспечивающая большую глубину резкости), тем меньше света попадает, поэтому необходимо увеличить продолжительность времени (что приводит к возможной размытости в случае движения). Примером использования закона взаимности является правило Sunny 16 , которое дает приблизительную оценку настроек, необходимых для оценки правильной экспозиции при дневном свете. ^[116]

Апертура камеры измеряется безразмерным числом, называемым диафрагменным числом или диафрагменным числом. f / #, часто обозначается как $N$ , и задано

f/\#=N={\frac {f}{D}}\

где $f$ - фокусное расстояние, а $D$ - диаметр входного зрачка. По соглашению " f / #» рассматривается как один символ, а конкретные значения f / # записываются путем замены знака числа на значение. Два способа увеличить диафрагму — либо уменьшить диаметр входного зрачка, либо перейти на более длинное фокусное расстояние (в случае зум-объектива это можно сделать, просто отрегулировав объектив). Более высокие числа f также имеют большую глубину резкости из-за того, что объектив приближается к пределу камеры-обскуры, которая способна идеально фокусировать все изображения, независимо от расстояния, но требует очень длительного времени выдержки. ^[117]

Поле зрения, которое обеспечивает объектив, меняется в зависимости от фокусного расстояния объектива. Существует три основные классификации, основанные на соотношении размера диагонали пленки или размера сенсора камеры с фокусным расстоянием объектива: ^[118]

Нормальная линза : угол зрения около 50° (называемый нормальным , потому что этот угол считается примерно эквивалентным человеческому зрению). ^[118]) и фокусное расстояние, примерно равное диагонали пленки или сенсора. ^[119]
Широкоугольный объектив : угол обзора шире 60° и фокусное расстояние короче, чем у обычного объектива. ^[120]
Длиннофокусный объектив : угол обзора уже, чем у обычного объектива. Это любой объектив с фокусным расстоянием, превышающим диагональ пленки или сенсора. ^[121] Наиболее распространенным типом длиннофокусных объективов является телеобъектив , конструкция которого использует специальную телеобъективную группу, которая физически короче его фокусного расстояния. ^[122]

Современные зум-объективы могут обладать некоторыми или всеми этими качествами.

Абсолютное значение требуемого времени экспозиции зависит от того, насколько чувствителен к свету используемый носитель (измеряется светочувствительностью пленки или, для цифровых носителей, квантовой эффективностью ). ^[123] В ранней фотографии использовались носители с очень низкой светочувствительностью, поэтому время выдержки должно было быть большим даже для очень ярких снимков. По мере совершенствования технологий росла и чувствительность пленочных и цифровых фотоаппаратов. ^[124]

Другие результаты физической и геометрической оптики применимы и к оптике камеры. Например, максимальная разрешающая способность конкретной установки камеры определяется пределом дифракции , связанным с размером зрачка и определяемым, грубо говоря, критерием Рэлея. ^[125]

Атмосферная оптика

Красочное небо часто возникает из-за рассеяния света частицами и загрязнениями, как на этой фотографии заката во время лесных пожаров в Калифорнии в октябре 2007 года .

Уникальные оптические свойства атмосферы вызывают широкий спектр впечатляющих оптических явлений. Голубой цвет неба является прямым результатом рэлеевского рассеяния, которое перенаправляет более высокочастотный (синий) солнечный свет обратно в поле зрения наблюдателя. Поскольку синий свет рассеивается легче, чем красный, солнце приобретает красноватый оттенок, когда его наблюдают сквозь плотную атмосферу, например, во время восхода или заката . Дополнительные твердые частицы в небе могут рассеивать разные цвета под разными углами, создавая красочное светящееся небо в сумерках и на рассвете. Рассеяние кристаллов льда и других частиц в атмосфере ответственно за ореолы , послесвечения , короны , солнечные лучи и солнечные собаки . Различия в явлениях такого рода обусловлены разным размером и геометрией частиц. ^[126]

Миражи — это оптические явления, при которых лучи света искривляются из-за тепловых изменений показателя преломления воздуха, создавая смещенные или сильно искаженные изображения удаленных объектов. Другие драматические оптические явления, связанные с этим, включают эффект Новой Земли, когда кажется, что солнце восходит раньше, чем предполагалось, и имеет искаженную форму. Захватывающая форма рефракции возникает при температурной инверсии , называемой Фата Моргана , когда объекты на горизонте или даже за ним, такие как острова, скалы, корабли или айсберги, кажутся вытянутыми и приподнятыми, как «сказочные замки». ^[127]

Радуга — результат сочетания внутреннего отражения и дисперсионного преломления света в каплях дождя. Одиночное отражение от обратной стороны множества капель дождя создает на небе радугу с угловым размером от 40° до 42° с красной внешней стороной. Двойные радуги возникают в результате двух внутренних отражений с угловым размером от 50,5° до 54° с фиолетовым цветом снаружи. Поскольку радугу можно увидеть, когда солнце находится на расстоянии 180° от центра радуги, радуга тем заметнее, чем ближе солнце к горизонту. ^[128]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Энциклопедия науки и технологий МакГроу-Хилла (5-е изд.). МакГроу-Хилл. 1993.
^ «Самый старый телескоп в мире?» . Новости Би-би-си . 1 июля 1999 года. Архивировано из оригинала 1 февраля 2009 года . Проверено 3 января 2010 г.
^ Т. Ф. Хоад (1996). Краткий Оксфордский словарь английской этимологии . ISBN 978-0-19-283098-2 .
^ История глаза . Архивировано 20 января 2012 г. в Wayback Machine . Стэнфорд.edu. Проверено 10 июня 2012 г.
^ Т.Л. Хит (2003). Руководство по греческой математике . Публикации Курьера Дувра. стр. 181–182. ISBN 978-0-486-43231-1 .
^ Уильям Р. Аттал (1983). Визуальное обнаружение формы в трехмерном пространстве . Психология Пресс. стр. 25–. ISBN 978-0-89859-289-4 . Архивировано из оригинала 3 мая 2016 г.
^ Евклид (1999). Элахе Хейрандиш (ред.). Арабская версия оптики Евклида = Китаб Уклидис фи ихтилаф аль-манацир . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-98523-7 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Птолемей (1996). А. Марк Смит (ред.). Теория зрительного восприятия Птолемея: английский перевод «Оптики» с введением и комментариями . Издательство ДИАНА. ISBN 978-0-87169-862-9 .
^ Адамсон, Питер (2006). «Аль-Кинди и рецепция греческой философии». В Адамсоне, Питер; Тейлор, Р. Кембриджский спутник арабской философии. Издательство Кембриджского университета. п. 45. ISBN 978-0-521-52069-0 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Рашед, Рошди (1990). «Пионер анакластики: Ибн Сахл о горящих зеркалах и линзах». Исида . 81 (3): 464–491. дои : 10.1086/355456 . JSTOR 233423 . S2CID 144361526 .
^
- Хогендейк, Ян П.; Сабра, Абдельхамид И., ред. (2003). Предприятие науки в исламе: новые перспективы . МТИ Пресс. стр. 85–118. ISBN 978-0-262-19482-2 . OCLC 50252039 .
- Дж. Хэтфилд (1996). «Была ли научная революция действительно революцией в науке?». В Ф.Дж. Рагепе; П. Салли; С. Дж. Ливси (ред.). Традиция, передача, трансформация: материалы двух конференций по досовременной науке, состоявшихся в Университете Оклахомы . Издательство «Брилл». п. 500. ИСБН 978-90-04-10119-7 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2016 г.
- Надер Эль-Бизри (2005). «Философский взгляд на оптику Альхазена». Арабские науки и философия . 15 (2): 189–218. дои : 10.1017/S0957423905000172 . S2CID 123057532 .
- Надер Эль-Бизри (2007). «В защиту суверенитета философии: критика аль-Багдади геометризации места Ибн аль-Хайсама». Арабские науки и философия . 17 :57–80. дои : 10.1017/S0957423907000367 . S2CID 170960993 .
- Г. Саймон (2006). «Взгляд у Ибн аль-Хайсама». Журнал средневековой истории . 9 : 89–98. дои : 10.1177/097194580500900105 . S2CID 170628785 .
^ Ян П. Ховард; Брайан Дж. Роджерс (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис . Издательство Оксфордского университета. п. 7. ISBN 978-0-19-508476-4 . Архивировано из оригинала 6 мая 2016 г.
^ Елена Агацци; Энрико Джаннетто; Франко Джудиче (2010). Представление света в искусстве и науке: теории и практики . В&Р Юнипресс ГмбХ. п. 42. ИСБН 978-3-89971-735-8 . Архивировано из оригинала 10 мая 2016 г.
^ Эль-Бизри, Надер (2010). «Классическая оптика и традиции перспективы, ведущие к Возрождению». В Хендриксе, Джон Шеннон ; Карман, Чарльз Х. (ред.). Ренессансные теории видения (визуальная культура в раннем Новом времени) . Фарнем, Суррей: Ashgate Publishing . стр. 11–30. ISBN 978-1-4094-0024-0 . ; Эль-Бизри, Надер (2014). «Видеть реальность в перспективе: «Искусство оптики» и «Наука живописи» ». В Лупаккини, Росселла; Анджелини, Аннарита (ред.). Искусство науки: от перспективного рисунка к квантовой случайности . Доредрехт: Спрингер. стр. 25–47.
^ DC Линдберг, Теории видения от аль-Кинди до Кеплера , (Чикаго: Чикагский университет, 1976), стр. 94–99.
^ Иларди, Винсент (2007). Видение эпохи Возрождения от очков к телескопам . Филадельфия: Американское философское общество. стр. 4–5. ISBN 978-0-87169-259-7 .
^ «Проект Галилео> Наука> Телескоп», Эл Ван Хелден. Архивировано 20 марта 2012 г. в Wayback Machine . Галилео.rice.edu. Проверено 10 июня 2012 г.
^ Генри К. Кинг (2003). История телескопа . Публикации Курьера Дувра. п. 27. ISBN 978-0-486-43265-6 . Архивировано из оригинала 17 июня 2016 г.
^ Пол С. Агаттер; Денис Н. Уитли (2008). Размышление о жизни: история и философия биологии и других наук . Спрингер. п. 17. ISBN 978-1-4020-8865-0 . Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г.
^ Иларди (2007) , с. 210 .
^ Микроскопы: временная шкала. Архивировано 9 января 2010 г. в Wayback Machine , Нобелевский фонд. Проверено 3 апреля 2009 г.
^ Уотсон, Фред (2007). Звездочёт: Жизнь и времена телескопа . Аллен и Анвин. п. 55. ИСБН 978-1-74175-383-7 . Архивировано из оригинала 8 мая 2016 г.
^ Каспар, Макс (1993) [Впервые опубликовано в 1959 году]. Кеплер . Дуврские публикации. стр. 142–146. ISBN 0-486-67605-6 .
^ Иларди (2007) , с. 244 .
^ Каспар (1993) , стр. 192–202 .
^ Перейти обратно: ^а ^б А. И. Сабра (1981). Теории света от Декарта до Ньютона . Архив Кубка. ISBN 978-0-521-28436-3 .
^ В. Ф. Мэги (1935). Справочник по физике . Издательство Гарвардского университета. п. 309 .
^ Дж. К. Максвелл (1865). «Динамическая теория электромагнитного поля» . Философские труды Лондонского королевского общества . 155 : 459–512. Бибкод : 1865RSPT..155..459C . дои : 10.1098/rstl.1865.0008 . S2CID 186207827 .
↑ Твердый подход к сложности интеллектуальной мотивации Планка в отношении кванта, а также его неохотное принятие его последствий см. в H. Kragh, Max Planck: the сопротивляющийся революционер. Архивировано 1 апреля 2012 г. в Wayback Machine , Physics World . Декабрь 2000 года.
^ Эйнштейн, А. (1967). «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света». В Тер Хаар, Д. (ред.). Старая квантовая теория . Пергамон. стр. 91–107 . OCLC 534625 . Эта глава представляет собой английский перевод статьи Эйнштейна 1905 года о фотоэлектрическом эффекте.
^ Эйнштейн, А. (1905). «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света». Анналы физики (на немецком языке). 322 (6): 132–148. Бибкод : 1905АнП...322..132Е . дои : 10.1002/andp.19053220607 .
^ «О строении атомов и молекул» . Философский журнал . 26, серия 6: 1–25. 1913. Архивировано из оригинала 4 июля 2007 года . Знаковая статья, в которой изложена модель атома и молекулярной связи Бора .
^ Р. Фейнман (1985). «Глава 1». КЭД: Странная теория света и материи . Издательство Принстонского университета. п. 6. ISBN 978-0-691-08388-9 .
^ Н. Тейлор (2000). ЛАЗЕР: изобретатель, нобелевский лауреат и тридцатилетняя патентная война . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-684-83515-0 .
^ Ариэль Липсон; Стивен Г. Липсон; Генри Липсон (28 октября 2010 г.). Оптическая физика . Издательство Кембриджского университета. п. 48. ИСБН 978-0-521-49345-1 . Архивировано из оригинала 28 мая 2013 года . Проверено 12 июля 2012 г.
^ Артур Шустер (1904). Введение в теорию оптики . Э. Арнольд. п. 41 .
^ Дж. Э. Грейвенкамп (2004). Полевое руководство по геометрической оптике. Полевые руководства SPIE, том. ФГ01 . ШПИОН. стр. 19–20. ISBN 978-0-8194-5294-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Янг и Фридман (2020) , с. 1109.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1112–1113.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1142–1143, 1145.
^ Перейти обратно: ^а ^б Янг и Фридман (2020) , с. 1116.
^ Маршан, EW (1978). Градиентная индексная оптика . Нью-Йорк: Академическая пресса.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1113–1115.
^ Хехт (2017) , с. 159.
^ Хехт (2017) , с. 165.
^ Янг и Фридман (2020) , с. 1157.
^ Янг и Фридман (2020) , с. 1143,1163,1175.
^ М. В. Кляйн и Т. Е. Фуртак, 1986, Оптика, John Wiley & Sons, Нью-Йорк ISBN 0-471-87297-0 .
^ Максвелл, Джеймс Клерк (1865). «Динамическая теория электромагнитного поля» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества . 155 : 499. Бибкод : 1865RSPT..155..459C . дои : 10.1098/rstl.1865.0008 . S2CID 186207827 . Архивировано (PDF) из оригинала 28 июля 2011 г. Эта статья сопровождала презентацию Максвелла Королевскому обществу от 8 декабря 1864 года. См. также Динамическую теорию электромагнитного поля .
^ М. Борн и Э. Вольф (1999). Принцип оптики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-64222-1 .
^ Дж. Гудман (2005). Введение в оптику Фурье (3-е изд.). Издательство Робертс и Ко. ISBN 978-0-9747077-2-3 .
^ А. Э. Зигман (1986). Лазеры . Университетские научные книги. ISBN 978-0-935702-11-8 . Глава 16.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1187–1188.
^ Янг и Фридман (2020) , с. 512, 1189.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1191–1192.
^ Перейти обратно: ^а ^б П. Харихаран (2003). Оптическая интерферометрия (PDF) (2-е изд.). Сан-Диего, США: Academic Press. ISBN 978-0-12-325220-3 . Архивировано (PDF) из оригинала 6 апреля 2008 г.
^ Э. Р. Гувер (1977). Колыбель величия: национальные и мировые достижения Западного заповедника Огайо . Кливленд: Ассоциация сбережений шейкеров.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1198–1200.
^ Обер, Дж.Л. (1760). Мемуары по истории науки и изобразительного искусства [ Мемуары по истории науки и изобразительного искусства ] (на французском языке). Париж: Печать. из САС; У Э. Гано. п. 149 .
^ Брюстер, Д. (1831). Трактат по оптике . Лондон: Лонгман, Рис, Орм, Браун и Грин и Джон Тейлор. п. 95 .
^ Гук, Р. (1665). Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные с помощью лупы . Лондон: Дж. Мартин и Дж. Аллестри. ISBN 978-0-486-49564-4 .
^ Тернбулл, HW (1940–1941). «Ранние отношения Шотландии с Королевским обществом: И. Джеймс Грегори, FRS (1638–1675)» . Заметки и отчеты Лондонского королевского общества . 3 : 22–38. дои : 10.1098/rsnr.1940.0003 .
^ Ротман, Т. (2003). Все относительно и другие басни в науке и технике . Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-471-20257-8 .
^ Хехт (2017) , с. 5.
^ Хехт (2017) , стр. 398–399; Янг и Фридман (2020) , с. 1192.
^ Хехт (2017) , стр. 488–491; Янг и Фридман (2020) , стр. 1224–1225.
^ Лонгхерст, RS (1968). Геометрическая и физическая оптика (2-е изд.). Лондон: Лонгманс. Бибкод : 1967гпо..книга.....Л .
^ Хехт (2017) , с. 497; Янг и Фридман (2020) , стр. 1228–1230.
^ Хехт (2017) , с. 482.
^ Хехт (2017) , с. 485; Янг и Фридман (2020) , с. 1232.
^ Таббс, Роберт Найджел (сентябрь 2003 г.). Удачное воздействие: астрономические изображения атмосферы, ограниченные дифракцией (докторская диссертация). Кембриджский университет. Архивировано из оригинала 5 октября 2008 г.
^ К. Ф. Борен и Д. Р. Хаффман (1983). Поглощение и рассеяние света малыми частицами . Уайли. ISBN 978-0-471-29340-8 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Джей Ди Джексон (1975). Классическая электродинамика (2-е изд.). Уайли. п. 286 . ISBN 978-0-471-43132-9 .
^ Хехт (2017) , стр. 202–204.
^ Перейти обратно: ^а ^б Р. Рамасвами; К. Н. Сивараян (1998). Оптические сети: практический взгляд . Лондон: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-374092-2 . Архивировано из оригинала 27 октября 2015 г.
^ Бриллюэн, Леон. Распространение волн и групповая скорость . Academic Press Inc., Нью-Йорк (1960)
^ М. Борн и Э. Вольф (1999). Принцип оптики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 14–24. ISBN 978-0-521-64222-4 .
^ Хехт (2017) , стр. 333–334; Янг и Фридман (2020) , стр. 1083, 1118.
^ Перейти обратно: ^а ^б Хехт (2017) , с. 336.
^ Хехт (2017) , стр. 330–332; Янг и Фридман (2020) , с. 1123.
^ Хехт (2017) , стр. 333–334; Янг и Фридман (2020) , с. 1123.
^ Хехт (2017) , стр. 334–335; Янг и Фридман (2020) , с. 1124.
^ Хехт (2017) , стр. 379–383.
^ Янг и Фридман (2020) , с. 1124.
^ Хехт (2017) , стр. 367, 373.
^ Хехт (2017) , с. 372; Янг и Фридман (2020) , стр. 1124–1125.
^ Ф. Дж. Дуарте (2015). Перестраиваемая лазерная оптика (2-е изд.). Нью-Йорк: CRC. стр. 117–120. ISBN 978-1-4822-4529-5 . Архивировано из оригинала 02 апреля 2015 г.
^ Хехт (2017) , с. 338; Янг и Фридман (2020) , стр. 1119–1121.
^ Хехт (2017) , стр. 339–342.
^ Хехт (2017) , стр. 355–358.
^ Хехт (2017) , стр. 353–356.
^ Уоллс, Дэниел Франк ; Милберн, Дж.Дж. (1994). Квантовая оптика . Спрингер.
^ Маколей, Аластер Д. (16 января 1991 г.). Оптические компьютерные архитектуры: применение оптических концепций к компьютерам следующего поколения . Уайли. ISBN 978-0-471-63242-9 .
^ Шен, Ю.Р. (1984). Принципы нелинейной оптики . Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-88998-4 .
^ «лазер» . Справочник.com. Архивировано из оригинала 31 марта 2008 г. Проверено 15 мая 2008 г.
^ Чарльз Х. Таунс - Нобелевская лекция. Архивировано 11 октября 2008 г. в Wayback Machine . nobelprize.org
^ «Искусственная звезда VLT» . Картинка недели ESO . Архивировано из оригинала 3 июля 2014 года . Проверено 25 июня 2014 г.
^ Ч. Т. Таунс. «Первый лазер» . Чикагский университет. Архивировано из оригинала 17 мая 2008 г. Проверено 15 мая 2008 г.
^ CH Таунс (2003). «Первый лазер» . В Лоре Гарвин ; Тим Линкольн (ред.). Век природы: двадцать одно открытие, изменившее науку и мир . Издательство Чикагского университета. стр. 107–112 . ISBN 978-0-226-28413-2 .
^ Что такое штрих-код? Архивировано 23 апреля 2012 г. на сайте Wayback Machine denso-wave.com.
^ «Как был разработан компакт-диск» . Новости Би-би-си . 17 августа 2007 г. Архивировано из оригинала 7 января 2012 г. Проверено 17 августа 2007 г.
^ Дж. Уилсон и JFB Хоукс (1987). Лазеры: принципы и применение, Международная серия Прентис Холл по оптоэлектронике . Прентис Холл. ISBN 978-0-13-523697-0 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Д. Атчисон и Г. Смит (2000). Оптика человеческого глаза . Эльзевир. ISBN 978-0-7506-3775-6 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Э. Р. Кандель; Дж. Х. Шварц; ТМ Джесселл (2000). Принципы нейронауки (4-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 507–513 . ISBN 978-0-8385-7701-1 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Д. Мейстер. «Дизайн офтальмологических линз» . OptiCampus.com. Архивировано из оригинала 27 декабря 2008 года . Проверено 12 ноября 2008 г.
^ Дж. Брайнер (2 июня 2008 г.). «Ключ ко всем обнаруженным оптическим иллюзиям» . ЖиваяНаука. Архивировано из оригинала 5 сентября 2008 г.
↑ Геометрия точки схода. Архивировано 22 июня 2008 г. в Wayback Machine на сайте Convergence. Архивировано 13 июля 2007 г. в Wayback Machine.
^ «Объяснение лунной иллюзии». Архивировано 4 декабря 2015 г. в Wayback Machine , Дон Маккриди, Университет Висконсин-Уайтуотер.
^ АК Джайн; М. Фигейредо; Дж. Зерубия (2001). Методы минимизации энергии в компьютерном зрении и распознавании образов . Спрингер. ISBN 978-3-540-42523-6 .
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1171–1175.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1171–1173.
^ ЧП Нотнагл; У. Чемберс; М.В. Дэвидсон. «Введение в стереомикроскопию» . Никон МикроскопияУ. Архивировано из оригинала 16 сентября 2011 г.
^ Янг и Фридман (2020) , с. 1174.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1175.
^ Сэмюэл Эдвард Шеппард и Чарльз Эдвард Кеннет Мис (1907). Исследования по теории фотографического процесса . Лонгманс, Грин и Ко. р. 214 .
^ Би Джей Зюсс (2003). Освоение черно-белой фотографии . Олворт Коммуникейшнс. ISBN 978-1-58115-306-4 .
^ Эм Джей Лэнгфорд (2000). Базовая фотография . Фокальная пресса. ISBN 978-0-240-51592-2 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Уоррен, Брюс (2001). Фотография . Cengage Обучение. п. 71. ИСБН 978-0-7668-1777-7 . Архивировано из оригинала 19 августа 2016 г.
^ Лесли Д. Штробель (1999). Посмотреть технику камеры . Фокальная пресса. ISBN 978-0-240-80345-6 .
^ С. Симмонс (1992). Использование камеры просмотра . Амфотокниги. п. 35. ISBN 978-0-8174-6353-3 .
^ Сидни Ф. Рэй (2002). Прикладная фотографическая оптика: линзы и оптические системы для фотографии, кино, видео, электронного и цифрового изображения . Фокальная пресса. п. 294. ИСБН 978-0-240-51540-3 . Архивировано из оригинала 19 августа 2016 г.
^ Сотрудники Нью-Йорк Таймс (2004). Путеводитель New York Times по основным знаниям . Макмиллан. ISBN 978-0-312-31367-8 .
^ Р. Р. Карлтон; А. Маккенна Адлер (2000). Принципы рентгенографической визуализации: искусство и наука . Томсон Делмар Обучение. ISBN 978-0-7668-1300-7 .
^ У. Кроуфорд (1979). Хранители света: история и рабочее руководство по ранним фотографическим процессам . Доббс Ферри, Нью-Йорк: Морган и Морган. п. 20. ISBN 978-0-87100-158-0 .
^ Дж. М. Коули (1975). Дифракционная физика . Амстердам: Северная Голландия. ISBN 978-0-444-10791-6 .
^ CD Аренс (1994). Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду (5-е изд.). Западная издательская компания. стр. 88–89 . ISBN 978-0-314-02779-5 .
^ А. Янг. «Введение в миражи» . Архивировано из оригинала 10 января 2010 г.
^ Янг и Фридман (2020) , стр. 1117–1118.

Цитируемые работы

Хехт, Юджин (2017). Оптика (5-е изд.). Пирсон Образование. ISBN 978-0-133-97722-6 .
Янг, Хью Д.; Фридман, Роджер А. (2020). Университетская физика: расширенная версия с современной физикой (15-е изд.). Пирсон Образование. ISBN 978-1-292-31473-0 .

Дальнейшее чтение

Борн, Макс; Вольф, Эмиль (2002). Принципы оптики . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-139-64340-5 .
Фаулз, Грант Р. (1975). Введение в современную оптику (4-е изд.). Эддисон-Уэсли Лонгман.
Липсон, Стивен Г.; Липсон, Генри; Тангхаузер, Дэвид Стефан (1995). Оптическая физика . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-43631-1 .
Сервей, Раймонд А.; Джуэтт, Джон В. (2004). Физика для ученых и инженеров (6-е, иллюстрированное изд.). Бельмонт, Калифорния: Томсон-Брукс/Коул. ISBN 978-0-534-40842-8 .
Типлер, Пол А.; Моска, Джин (2004). Физика для ученых и инженеров: электричество, магнетизм, свет и элементарная современная физика . Том. 2. У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-0810-0 .

Внешние ссылки

Соответствующие обсуждения

Оптика в наше время на BBC

Учебники и учебные пособия

Свет и материя - учебник с открытым исходным кодом, содержащий рассмотрение оптики в гл. 28-32
Optics2001 - Библиотека и сообщество оптики.
Фундаментальная оптика - Техническое руководство Меллеса Грио
Физика света и оптика - Университета Бригама Янга Книга для студентов
Оптика для фотоэлектрических систем – пошаговое введение в классическую оптику

Дальнейшее чтение

Оптика и фотоника: физика, улучшающая нашу жизнь по публикациям Института физики

Общества

Европейский консорциум индустрии фотоники – ссылка

[McGrawHill-1] Перейти обратно: ^а ^б Энциклопедия науки и технологий МакГроу-Хилла (5-е изд.). МакГроу-Хилл. 1993.

[2] «Самый старый телескоп в мире?» . Новости Би-би-си . 1 июля 1999 года. Архивировано из оригинала 1 февраля 2009 года . Проверено 3 января 2010 г.

[3] Т. Ф. Хоад (1996). Краткий Оксфордский словарь английской этимологии . ISBN 978-0-19-283098-2 .

[4] История глаза . Архивировано 20 января 2012 г. в Wayback Machine . Стэнфорд.edu. Проверено 10 июня 2012 г.

[5] Т.Л. Хит (2003). Руководство по греческой математике . Публикации Курьера Дувра. стр. 181–182. ISBN 978-0-486-43231-1 .

[6] Уильям Р. Аттал (1983). Визуальное обнаружение формы в трехмерном пространстве . Психология Пресс. стр. 25–. ISBN 978-0-89859-289-4 . Архивировано из оригинала 3 мая 2016 г.

[7] Евклид (1999). Элахе Хейрандиш (ред.). Арабская версия оптики Евклида = Китаб Уклидис фи ихтилаф аль-манацир . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-98523-7 .

[Ptolemy-8] Перейти обратно: ^а ^б Птолемей (1996). А. Марк Смит (ред.). Теория зрительного восприятия Птолемея: английский перевод «Оптики» с введением и комментариями . Издательство ДИАНА. ISBN 978-0-87169-862-9 .

[9] Адамсон, Питер (2006). «Аль-Кинди и рецепция греческой философии». В Адамсоне, Питер; Тейлор, Р. Кембриджский спутник арабской философии. Издательство Кембриджского университета. п. 45. ISBN 978-0-521-52069-0 .

[j1-10] Перейти обратно: ^а ^б Рашед, Рошди (1990). «Пионер анакластики: Ибн Сахл о горящих зеркалах и линзах». Исида . 81 (3): 464–491. дои : 10.1086/355456 . JSTOR 233423 . S2CID 144361526 .

[11] 
Хогендейк, Ян П.; Сабра, Абдельхамид И., ред. (2003). Предприятие науки в исламе: новые перспективы . МТИ Пресс. стр. 85–118. ISBN 978-0-262-19482-2 . OCLC 50252039 .
Дж. Хэтфилд (1996). «Была ли научная революция действительно революцией в науке?». В Ф.Дж. Рагепе; П. Салли; С. Дж. Ливси (ред.). Традиция, передача, трансформация: материалы двух конференций по досовременной науке, состоявшихся в Университете Оклахомы . Издательство «Брилл». п. 500. ИСБН 978-90-04-10119-7 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2016 г.
Надер Эль-Бизри (2005). «Философский взгляд на оптику Альхазена». Арабские науки и философия . 15 (2): 189–218. дои : 10.1017/S0957423905000172 . S2CID 123057532 .
Надер Эль-Бизри (2007). «В защиту суверенитета философии: критика аль-Багдади геометризации места Ибн аль-Хайсама». Арабские науки и философия . 17 :57–80. дои : 10.1017/S0957423907000367 . S2CID 170960993 .
Г. Саймон (2006). «Взгляд у Ибн аль-Хайсама». Журнал средневековой истории . 9 : 89–98. дои : 10.1177/097194580500900105 . S2CID 170628785 .

[12] Хогендейк, Ян П.; Сабра, Абдельхамид И., ред. (2003). Предприятие науки в исламе: новые перспективы . МТИ Пресс. стр. 85–118. ISBN 978-0-262-19482-2 . OCLC 50252039 .

[13] Дж. Хэтфилд (1996). «Была ли научная революция действительно революцией в науке?». В Ф.Дж. Рагепе; П. Салли; С. Дж. Ливси (ред.). Традиция, передача, трансформация: материалы двух конференций по досовременной науке, состоявшихся в Университете Оклахомы . Издательство «Брилл». п. 500. ИСБН 978-90-04-10119-7 . Архивировано из оригинала 27 апреля 2016 г.

[14] Надер Эль-Бизри (2005). «Философский взгляд на оптику Альхазена». Арабские науки и философия . 15 (2): 189–218. дои : 10.1017/S0957423905000172 . S2CID 123057532 .

[15] Надер Эль-Бизри (2007). «В защиту суверенитета философии: критика аль-Багдади геометризации места Ибн аль-Хайсама». Арабские науки и философия . 17 :57–80. дои : 10.1017/S0957423907000367 . S2CID 170960993 .

[16] Г. Саймон (2006). «Взгляд у Ибн аль-Хайсама». Журнал средневековой истории . 9 : 89–98. дои : 10.1177/097194580500900105 . S2CID 170628785 .

[12] Ян П. Ховард; Брайан Дж. Роджерс (1995). Бинокулярное зрение и стереопсис . Издательство Оксфордского университета. п. 7. ISBN 978-0-19-508476-4 . Архивировано из оригинала 6 мая 2016 г.

[13] Елена Агацци; Энрико Джаннетто; Франко Джудиче (2010). Представление света в искусстве и науке: теории и практики . В&Р Юнипресс ГмбХ. п. 42. ИСБН 978-3-89971-735-8 . Архивировано из оригинала 10 мая 2016 г.

[14] Эль-Бизри, Надер (2010). «Классическая оптика и традиции перспективы, ведущие к Возрождению». В Хендриксе, Джон Шеннон ; Карман, Чарльз Х. (ред.). Ренессансные теории видения (визуальная культура в раннем Новом времени) . Фарнем, Суррей: Ashgate Publishing . стр. 11–30. ISBN 978-1-4094-0024-0 . ; Эль-Бизри, Надер (2014). «Видеть реальность в перспективе: «Искусство оптики» и «Наука живописи» ». В Лупаккини, Росселла; Анджелини, Аннарита (ред.). Искусство науки: от перспективного рисунка к квантовой случайности . Доредрехт: Спрингер. стр. 25–47.

[15] DC Линдберг, Теории видения от аль-Кинди до Кеплера , (Чикаго: Чикагский университет, 1976), стр. 94–99.

[16] Иларди, Винсент (2007). Видение эпохи Возрождения от очков к телескопам . Филадельфия: Американское философское общество. стр. 4–5. ISBN 978-0-87169-259-7 .

[17] «Проект Галилео> Наука> Телескоп», Эл Ван Хелден. Архивировано 20 марта 2012 г. в Wayback Machine . Галилео.rice.edu. Проверено 10 июня 2012 г.

[18] Генри К. Кинг (2003). История телескопа . Публикации Курьера Дувра. п. 27. ISBN 978-0-486-43265-6 . Архивировано из оригинала 17 июня 2016 г.

[19] Пол С. Агаттер; Денис Н. Уитли (2008). Размышление о жизни: история и философия биологии и других наук . Спрингер. п. 17. ISBN 978-1-4020-8865-0 . Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г.

[FOOTNOTEIlardi2007[httpsarchiveorgdetailsbub_gb_peIL7hVQUmwCpagen221_210]-20] Иларди (2007) , с. 210 .

[21] Микроскопы: временная шкала. Архивировано 9 января 2010 г. в Wayback Machine , Нобелевский фонд. Проверено 3 апреля 2009 г.

[LZZginzib4C_page_55-22] Уотсон, Фред (2007). Звездочёт: Жизнь и времена телескопа . Аллен и Анвин. п. 55. ИСБН 978-1-74175-383-7 . Архивировано из оригинала 8 мая 2016 г.

[23] Каспар, Макс (1993) [Впервые опубликовано в 1959 году]. Кеплер . Дуврские публикации. стр. 142–146. ISBN 0-486-67605-6 .

[FOOTNOTEIlardi2007[httpsarchiveorgdetailsbub_gb_peIL7hVQUmwCpagen255_244]-24] Иларди (2007) , с. 244 .

[FOOTNOTECaspar1993[httpsarchiveorgdetailskepler00casppage192mode2up_192–202]-25] Каспар (1993) , стр. 192–202 .

[Sabra-26] Перейти обратно: ^а ^б А. И. Сабра (1981). Теории света от Декарта до Ньютона . Архив Кубка. ISBN 978-0-521-28436-3 .

[27] В. Ф. Мэги (1935). Справочник по физике . Издательство Гарвардского университета. п. 309 .

[28] Дж. К. Максвелл (1865). «Динамическая теория электромагнитного поля» . Философские труды Лондонского королевского общества . 155 : 459–512. Бибкод : 1865RSPT..155..459C . дои : 10.1098/rstl.1865.0008 . S2CID 186207827 .

[29] Твердый подход к сложности интеллектуальной мотивации Планка в отношении кванта, а также его неохотное принятие его последствий см. в H. Kragh, Max Planck: the сопротивляющийся революционер. Архивировано 1 апреля 2012 г. в Wayback Machine , Physics World . Декабрь 2000 года.

[30] Эйнштейн, А. (1967). «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света». В Тер Хаар, Д. (ред.). Старая квантовая теория . Пергамон. стр. 91–107 . OCLC 534625 . Эта глава представляет собой английский перевод статьи Эйнштейна 1905 года о фотоэлектрическом эффекте.

[AnnPhysik322132-31] Эйнштейн, А. (1905). «Об эвристической точке зрения на производство и преобразование света». Анналы физики (на немецком языке). 322 (6): 132–148. Бибкод : 1905АнП...322..132Е . дои : 10.1002/andp.19053220607 .

[32] «О строении атомов и молекул» . Философский журнал . 26, серия 6: 1–25. 1913. Архивировано из оригинала 4 июля 2007 года . Знаковая статья, в которой изложена модель атома и молекулярной связи Бора .

[33] Р. Фейнман (1985). «Глава 1». КЭД: Странная теория света и материи . Издательство Принстонского университета. п. 6. ISBN 978-0-691-08388-9 .

[34] Н. Тейлор (2000). ЛАЗЕР: изобретатель, нобелевский лауреат и тридцатилетняя патентная война . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-684-83515-0 .

[35] Ариэль Липсон; Стивен Г. Липсон; Генри Липсон (28 октября 2010 г.). Оптическая физика . Издательство Кембриджского университета. п. 48. ИСБН 978-0-521-49345-1 . Архивировано из оригинала 28 мая 2013 года . Проверено 12 июля 2012 г.

[36] Артур Шустер (1904). Введение в теорию оптики . Э. Арнольд. п. 41 .

[37] Дж. Э. Грейвенкамп (2004). Полевое руководство по геометрической оптике. Полевые руководства SPIE, том. ФГ01 . ШПИОН. стр. 19–20. ISBN 978-0-8194-5294-8 .

[FOOTNOTEYoungFreedman20201109-38] Перейти обратно: ^а ^б Янг и Фридман (2020) , с. 1109.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201112–1113-39] Янг и Фридман (2020) , стр. 1112–1113.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201142–1143,_1145-40] Янг и Фридман (2020) , стр. 1142–1143, 1145.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201116-41] Перейти обратно: ^а ^б Янг и Фридман (2020) , с. 1116.

[42] Маршан, EW (1978). Градиентная индексная оптика . Нью-Йорк: Академическая пресса.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201113–1115-43] Янг и Фридман (2020) , стр. 1113–1115.

[FOOTNOTEHecht2017159-44] Хехт (2017) , с. 159.

[FOOTNOTEHecht2017165-45] Хехт (2017) , с. 165.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201157-46] Янг и Фридман (2020) , с. 1157.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201143,1163,1175-47] Янг и Фридман (2020) , с. 1143,1163,1175.

[48] М. В. Кляйн и Т. Е. Фуртак, 1986, Оптика, John Wiley & Sons, Нью-Йорк ISBN 0-471-87297-0 .

[49] Максвелл, Джеймс Клерк (1865). «Динамическая теория электромагнитного поля» (PDF) . Философские труды Лондонского королевского общества . 155 : 499. Бибкод : 1865RSPT..155..459C . дои : 10.1098/rstl.1865.0008 . S2CID 186207827 . Архивировано (PDF) из оригинала 28 июля 2011 г. Эта статья сопровождала презентацию Максвелла Королевскому обществу от 8 декабря 1864 года. См. также Динамическую теорию электромагнитного поля .

[Born_and_Wolf-50] М. Борн и Э. Вольф (1999). Принцип оптики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-64222-1 .

[51] Дж. Гудман (2005). Введение в оптику Фурье (3-е изд.). Издательство Робертс и Ко. ISBN 978-0-9747077-2-3 .

[52] А. Э. Зигман (1986). Лазеры . Университетские научные книги. ISBN 978-0-935702-11-8 . Глава 16.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201187–1188-53] Янг и Фридман (2020) , стр. 1187–1188.

[FOOTNOTEYoungFreedman2020512,_1189-54] Янг и Фридман (2020) , с. 512, 1189.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201191–1192-55] Янг и Фридман (2020) , стр. 1191–1192.

[interferometry-56] Перейти обратно: ^а ^б П. Харихаран (2003). Оптическая интерферометрия (PDF) (2-е изд.). Сан-Диего, США: Academic Press. ISBN 978-0-12-325220-3 . Архивировано (PDF) из оригинала 6 апреля 2008 г.

[57] Э. Р. Гувер (1977). Колыбель величия: национальные и мировые достижения Западного заповедника Огайо . Кливленд: Ассоциация сбережений шейкеров.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201198–1200-58] Янг и Фридман (2020) , стр. 1198–1200.

[59] Обер, Дж.Л. (1760). Мемуары по истории науки и изобразительного искусства [ Мемуары по истории науки и изобразительного искусства ] (на французском языке). Париж: Печать. из САС; У Э. Гано. п. 149 .

[60] Брюстер, Д. (1831). Трактат по оптике . Лондон: Лонгман, Рис, Орм, Браун и Грин и Джон Тейлор. п. 95 .

[61] Гук, Р. (1665). Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные с помощью лупы . Лондон: Дж. Мартин и Дж. Аллестри. ISBN 978-0-486-49564-4 .

[62] Тернбулл, HW (1940–1941). «Ранние отношения Шотландии с Королевским обществом: И. Джеймс Грегори, FRS (1638–1675)» . Заметки и отчеты Лондонского королевского общества . 3 : 22–38. дои : 10.1098/rsnr.1940.0003 .

[63] Ротман, Т. (2003). Все относительно и другие басни в науке и технике . Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-471-20257-8 .

[FOOTNOTEHecht20175-64] Хехт (2017) , с. 5.

[FOOTNOTEHecht2017398–399YoungFreedman20201192-65] Хехт (2017) , стр. 398–399; Янг и Фридман (2020) , с. 1192.

[FOOTNOTEHecht2017488–491YoungFreedman20201224–1225-66] Хехт (2017) , стр. 488–491; Янг и Фридман (2020) , стр. 1224–1225.

[phyoptics-67] Лонгхерст, RS (1968). Геометрическая и физическая оптика (2-е изд.). Лондон: Лонгманс. Бибкод : 1967гпо..книга.....Л .

[FOOTNOTEHecht2017497YoungFreedman20201228–1230-68] Хехт (2017) , с. 497; Янг и Фридман (2020) , стр. 1228–1230.

[FOOTNOTEHecht2017482-69] Хехт (2017) , с. 482.

[FOOTNOTEHecht2017485YoungFreedman20201232-70] Хехт (2017) , с. 485; Янг и Фридман (2020) , с. 1232.

[71] Таббс, Роберт Найджел (сентябрь 2003 г.). Удачное воздействие: астрономические изображения атмосферы, ограниченные дифракцией (докторская диссертация). Кембриджский университет. Архивировано из оригинала 5 октября 2008 г.

[72] К. Ф. Борен и Д. Р. Хаффман (1983). Поглощение и рассеяние света малыми частицами . Уайли. ISBN 978-0-471-29340-8 .

[J286-73] Перейти обратно: ^а ^б Джей Ди Джексон (1975). Классическая электродинамика (2-е изд.). Уайли. п. 286 . ISBN 978-0-471-43132-9 .

[FOOTNOTEHecht2017202–204-74] Хехт (2017) , стр. 202–204.

[optnet-75] Перейти обратно: ^а ^б Р. Рамасвами; К. Н. Сивараян (1998). Оптические сети: практический взгляд . Лондон: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-374092-2 . Архивировано из оригинала 27 октября 2015 г.

[76] Бриллюэн, Леон. Распространение волн и групповая скорость . Academic Press Inc., Нью-Йорк (1960)

[77] М. Борн и Э. Вольф (1999). Принцип оптики . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 14–24. ISBN 978-0-521-64222-4 .

[FOOTNOTEHecht2017333–334YoungFreedman20201083,_1118-78] Хехт (2017) , стр. 333–334; Янг и Фридман (2020) , стр. 1083, 1118.

[FOOTNOTEHecht2017336-79] Перейти обратно: ^а ^б Хехт (2017) , с. 336.

[FOOTNOTEHecht2017330–332YoungFreedman20201123-80] Хехт (2017) , стр. 330–332; Янг и Фридман (2020) , с. 1123.

[FOOTNOTEHecht2017333–334YoungFreedman20201123-81] Хехт (2017) , стр. 333–334; Янг и Фридман (2020) , с. 1123.

[FOOTNOTEHecht2017334–335YoungFreedman20201124-82] Хехт (2017) , стр. 334–335; Янг и Фридман (2020) , с. 1124.

[FOOTNOTEHecht2017379–383-83] Хехт (2017) , стр. 379–383.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201124-84] Янг и Фридман (2020) , с. 1124.

[FOOTNOTEHecht2017367,_373-85] Хехт (2017) , стр. 367, 373.

[FOOTNOTEHecht2017372YoungFreedman20201124–1125-86] Хехт (2017) , с. 372; Янг и Фридман (2020) , стр. 1124–1125.

[87] Ф. Дж. Дуарте (2015). Перестраиваемая лазерная оптика (2-е изд.). Нью-Йорк: CRC. стр. 117–120. ISBN 978-1-4822-4529-5 . Архивировано из оригинала 02 апреля 2015 г.

[FOOTNOTEHecht2017338YoungFreedman20201119–1121-88] Хехт (2017) , с. 338; Янг и Фридман (2020) , стр. 1119–1121.

[FOOTNOTEHecht2017339–342-89] Хехт (2017) , стр. 339–342.

[FOOTNOTEHecht2017355–358-90] Хехт (2017) , стр. 355–358.

[FOOTNOTEHecht2017353–356-91] Хехт (2017) , стр. 353–356.

[92] Уоллс, Дэниел Франк ; Милберн, Дж.Дж. (1994). Квантовая оптика . Спрингер.

[93] Маколей, Аластер Д. (16 января 1991 г.). Оптические компьютерные архитектуры: применение оптических концепций к компьютерам следующего поколения . Уайли. ISBN 978-0-471-63242-9 .

[94] Шен, Ю.Р. (1984). Принципы нелинейной оптики . Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-88998-4 .

[95] «лазер» . Справочник.com. Архивировано из оригинала 31 марта 2008 г. Проверено 15 мая 2008 г.

[96] Чарльз Х. Таунс - Нобелевская лекция. Архивировано 11 октября 2008 г. в Wayback Machine . nobelprize.org

[97] «Искусственная звезда VLT» . Картинка недели ESO . Архивировано из оригинала 3 июля 2014 года . Проверено 25 июня 2014 г.

[98] Ч. Т. Таунс. «Первый лазер» . Чикагский университет. Архивировано из оригинала 17 мая 2008 г. Проверено 15 мая 2008 г.

[99] CH Таунс (2003). «Первый лазер» . В Лоре Гарвин ; Тим Линкольн (ред.). Век природы: двадцать одно открытие, изменившее науку и мир . Издательство Чикагского университета. стр. 107–112 . ISBN 978-0-226-28413-2 .

[100] Что такое штрих-код? Архивировано 23 апреля 2012 г. на сайте Wayback Machine denso-wave.com.

[BBC6950933-101] «Как был разработан компакт-диск» . Новости Би-би-си . 17 августа 2007 г. Архивировано из оригинала 7 января 2012 г. Проверено 17 августа 2007 г.

[102] Дж. Уилсон и JFB Хоукс (1987). Лазеры: принципы и применение, Международная серия Прентис Холл по оптоэлектронике . Прентис Холл. ISBN 978-0-13-523697-0 .

[eyeoptics-103] Перейти обратно: ^а ^б ^с Д. Атчисон и Г. Смит (2000). Оптика человеческого глаза . Эльзевир. ISBN 978-0-7506-3775-6 .

[Kandel-104] Перейти обратно: ^а ^б Э. Р. Кандель; Дж. Х. Шварц; ТМ Джесселл (2000). Принципы нейронауки (4-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. стр. 507–513 . ISBN 978-0-8385-7701-1 .

[lensdesign-105] Перейти обратно: ^а ^б Д. Мейстер. «Дизайн офтальмологических линз» . OptiCampus.com. Архивировано из оригинала 27 декабря 2008 года . Проверено 12 ноября 2008 г.

[106] Дж. Брайнер (2 июня 2008 г.). «Ключ ко всем обнаруженным оптическим иллюзиям» . ЖиваяНаука. Архивировано из оригинала 5 сентября 2008 г.

[107] Геометрия точки схода. Архивировано 22 июня 2008 г. в Wayback Machine на сайте Convergence. Архивировано 13 июля 2007 г. в Wayback Machine.

[108] «Объяснение лунной иллюзии». Архивировано 4 декабря 2015 г. в Wayback Machine , Дон Маккриди, Университет Висконсин-Уайтуотер.

[109] АК Джайн; М. Фигейредо; Дж. Зерубия (2001). Методы минимизации энергии в компьютерном зрении и распознавании образов . Спрингер. ISBN 978-3-540-42523-6 .

[FOOTNOTEYoungFreedman20201171–1175-110] Янг и Фридман (2020) , стр. 1171–1175.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201171–1173-111] Янг и Фридман (2020) , стр. 1171–1173.

[112] ЧП Нотнагл; У. Чемберс; М.В. Дэвидсон. «Введение в стереомикроскопию» . Никон МикроскопияУ. Архивировано из оригинала 16 сентября 2011 г.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201174-113] Янг и Фридман (2020) , с. 1174.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201175-114] Янг и Фридман (2020) , стр. 1175.

[115] Сэмюэл Эдвард Шеппард и Чарльз Эдвард Кеннет Мис (1907). Исследования по теории фотографического процесса . Лонгманс, Грин и Ко. р. 214 .

[116] Би Джей Зюсс (2003). Освоение черно-белой фотографии . Олворт Коммуникейшнс. ISBN 978-1-58115-306-4 .

[117] Эм Джей Лэнгфорд (2000). Базовая фотография . Фокальная пресса. ISBN 978-0-240-51592-2 .

[Bruce_Warren,_Photography,_page_71-118] Перейти обратно: ^а ^б Уоррен, Брюс (2001). Фотография . Cengage Обучение. п. 71. ИСБН 978-0-7668-1777-7 . Архивировано из оригинала 19 августа 2016 г.

[119] Лесли Д. Штробель (1999). Посмотреть технику камеры . Фокальная пресса. ISBN 978-0-240-80345-6 .

[120] С. Симмонс (1992). Использование камеры просмотра . Амфотокниги. п. 35. ISBN 978-0-8174-6353-3 .

[121] Сидни Ф. Рэй (2002). Прикладная фотографическая оптика: линзы и оптические системы для фотографии, кино, видео, электронного и цифрового изображения . Фокальная пресса. п. 294. ИСБН 978-0-240-51540-3 . Архивировано из оригинала 19 августа 2016 г.

[122] Сотрудники Нью-Йорк Таймс (2004). Путеводитель New York Times по основным знаниям . Макмиллан. ISBN 978-0-312-31367-8 .

[123] Р. Р. Карлтон; А. Маккенна Адлер (2000). Принципы рентгенографической визуализации: искусство и наука . Томсон Делмар Обучение. ISBN 978-0-7668-1300-7 .

[124] У. Кроуфорд (1979). Хранители света: история и рабочее руководство по ранним фотографическим процессам . Доббс Ферри, Нью-Йорк: Морган и Морган. п. 20. ISBN 978-0-87100-158-0 .

[125] Дж. М. Коули (1975). Дифракционная физика . Амстердам: Северная Голландия. ISBN 978-0-444-10791-6 .

[autogenerated1-126] CD Аренс (1994). Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду (5-е изд.). Западная издательская компания. стр. 88–89 . ISBN 978-0-314-02779-5 .

[127] А. Янг. «Введение в миражи» . Архивировано из оригинала 10 января 2010 г.

[FOOTNOTEYoungFreedman20201117–1118-128] Янг и Фридман (2020) , стр. 1117–1118.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]

[62]

[63]

[64]

[65]

[66]

[67]

[68]

[69]

[70]

[71]

[72]

[73]

[74]

[75]

[76]

[77]

[78]

[79]

[80]

[81]

[82]

[83]

[84]

[85]

[86]

[87]

[88]

[89]

[90]

[91]

[92]

[93]

[94]

[95]

[96]

[97]

[98]

[99]

[100]

v т и Основные разделы физики
Divisions	Pure Applied Engineering
Approaches	Experimental Theoretical Computational
Classical	Classical mechanics Newtonian Analytical Celestial Continuum Acoustics Classical electromagnetism Classical optics Ray Wave Thermodynamics Statistical Non-equilibrium
Modern	Relativistic mechanics Special General Nuclear physics Quantum mechanics Particle physics Atomic, molecular, and optical physics Atomic Molecular Modern optics Condensed matter physics
Interdisciplinary	Astrophysics Atmospheric physics Biophysics Chemical physics Geophysics Materials science Mathematical physics Medical physics Ocean physics Quantum information science
Related	History of physics Nobel Prize in Physics Philosophy of physics Physics education Timeline of physics discoveries

v т и о стекле Темы науки
Basics	Glass Glass transition Supercooling
Formulation	AgInSbTe Bioglass Borophosphosilicate glass Borosilicate glass Ceramic glaze Chalcogenide glass Cobalt glass Cranberry glass Crown glass Flint glass Fluorosilicate glass Fused quartz GeSbTe Gold ruby glass Lead glass Milk glass Phosphosilicate glass Photochromic lens glass Silicate glass Soda–lime glass Sodium hexametaphosphate Soluble glass Tellurite glass Thoriated glass Ultra low expansion glass Uranium glass Vitreous enamel Wood's glass ZBLAN
Glass-ceramics	Bioactive glass CorningWare Glass-ceramic-to-metal seals Macor Zerodur
Preparation	Annealing Chemical vapor deposition Glass batch calculation Glass forming Glass melting Glass modeling Ion implantation Liquidus temperature sol–gel technique Viscosity Vitrification
Optics	Achromat Dispersion Gradient-index optics Hydrogen darkening Optical amplifier Optical fiber Optical lens design Photochromic lens Photosensitive glass Refraction Transparent materials
Surface modification	Anti-reflective coating Chemically strengthened glass Corrosion Dealkalization DNA microarray Hydrogen darkening Insulated glazing Porous glass Self-cleaning glass sol–gel technique Tempered glass
Diverse topics	Conservation and restoration of glass objects Glass-coated wire Safety glass Glass databases Glass electrode Glass fiber reinforced concrete Glass ionomer cement Glass microspheres Glass-reinforced plastic Glass cloth Glass-to-metal seal Porous glass Pre-preg Prince Rupert's drops Radioactive waste vitrification Windshield Glass fiber