| Optiikka | |
|---|---|
| Englanti Optiikat eli traktaatti valon heijastuksista, taituksista, taivutuksista ja väreistä | |
| Tekijä | Isaac Newton [1] |
| Alkuperäinen kieli | Englanti |
| Alkuperäinen julkaistu | 1704 [1] |
| Tekstiviesti kolmannen osapuolen sivustolla | |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Optiikka ( englanniksi Opticks: tai, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colors of Light ) on englantilaisen tiedemiehen Isaac Newtonin (1642-1727) tutkielma. Julkaistu ensimmäisen kerran englanniksi vuonna 1704; latinankielinen käännös ilmestyi vuonna 1706, jota seurasivat ranskan- ja saksankieliset käännökset. Newtonin elinaikana tutkielma painettiin uudelleen kahdesti: vuosina 1717 ja 1721 [2] .
Optiikka käsittelee peruslakeja, jotka koskevat valon kulkemista taittumalla prismien ja linssien läpi , diffraktiota , interferenssiä ja värien sekoittumisen teoriaa. Tätä Newtonin työtä pidetään yhtenä fysiikan tärkeimmistä; aina aaltooptiikan perustamiseen saakka 1800-luvulla , se määritti optiikan kehityksen [3] [2] .
Sellaiset merkittävät tiedemiehet kuin Euclid , Claudius Ptolemaios , Ibn al-Haytham , Kepler , Descartes , Huygens ja monet muut tutkivat valon fyysistä olemusta ja sen leviämistapoja. Heidän ansiostaan 1600-luvun loppuun mennessä löydettiin geometrisen optiikan peruslait . Kuitenkin värin fyysinen luonne aiheutti kiivasta keskustelua; lisäksi 1600-luvun lopulla löydettiin useita epätavallisia optisia ilmiöitä: diffraktio (1665, Grimaldi ), interferenssi (1665, Hooke ), kaksoistaittuminen (1670, Erasmus Bartholin , tutki Huygens) [4] .
Optiikan tutkimuksella on aina ollut tärkeä paikka Newtonin tieteellisissä kiinnostuksen kohteissa . Vielä opiskelijana vuonna 1664 hän alkoi kehittää parannettua teleskooppirakennetta . Vuonna 1666 hän yritti tehdä ei-pallomaisia laseja omin käsin, mutta ei onnistunut, ja hetken kuluttua hän jätti tämän ammatin [5] . Vuonna 1668 hän rakensi Cambridgessä ensimmäisen mallin heijastavasta kaukoputkesta, jonka pituus oli 15 cm ja peilin halkaisija 25 mm, ja vuoteen 1671 mennessä toisen instrumentin, suuremman ja laadukkaamman.
Noina vuosina teleskoopit olivat yleisen edun mukaisia, ja kuningas Kaarle II ja vastaperustetun Royal Societyn jäsenet halusivat nähdä Newtonin kaukoputken . Instrumentti sai täyden hyväksynnän, ja 11. tammikuuta 1672 Newton valittiin seuran jäseneksi [6] . Jo 6. helmikuuta seuran kokouksessa hän luki raportin "Uusi valon ja värien teoria" [7] . Tähän mennessä, vuodesta 1669 alkaen, Newton piti optiikkaa koskevia luentoja, jotka julkaistiin vasta tiedemiehen kuoleman jälkeen vuonna 1728 ja jäivät hänen aikalaistensa tuntemattomiksi [8] .
Vuoden 1672 muistelma sisälsi useita 1600-luvun tieteelle uusia säännöksiä, jotka koskivat valkoisen värin monimutkaisuutta , fyysisen värin ja fysiologisen värin havaitsemisen eroa sekä taittuman ja värin välistä erottamatonta yhteyttä. Newtonin väitteiden analysoimiseksi perustettiin seuran komitea, johon kuuluivat tähtitieteilijä Seth Ward , fyysikot Robert Boyle ja Robert Hooke . Vastauksen laati Hooke, joka kyseenalaisti hypoteesin, jonka mukaan väri on valonsäteiden erottamaton ominaisuus [9] . Samanaikaisesti Hooken kanssa monet muut vastustajat arvostelivat Newtonin teoriaa, jotka kiusasivat Newtonia perusteettomilla, usein tietämättömillä vastalauseilla. Kiista jatkui useita vuosia ja sillä oli masentava vaikutus Newtoniin - 8. maaliskuuta 1673 päivätyssä kirjeessä seuran sihteerille Henry Oldenburgille hän pyysi, että hänet suljettaisiin pois jäsenluettelosta. Oldenburg pystyi luopumaan hänet hätiköidystä askeleesta, mutta jo seuraavassa kirjeessä Newton kirjoitti Oldenburgille, ettei hän enää halunnut harjoittaa luonnontieteitä ja kieltäytyi vastaamasta kriittisiin artikkeleihin ja kirjeisiin [10] .
Siitä huolimatta Newton selvisi väistämättä voittajana kiistoista, ja hänen auktoriteettinsa kasvoi. Myös tieteellinen tutkimus jatkui, ja niiden tulokset esiteltiin Seuralle vuoden 1675 lopulla lähetetyn teoksen muodossa "Valon ja värien teoria, kirjoittajan esittämä hypoteesi valon ominaisuuksien selittämisestä". aikaisemmissa muistelmissa sekä kuvaus merkittävimmistä ilmiöistä eriväristen ohuiden levyjen ja saippuakuplien, jotka ovat yhtä lailla riippuvaisia aiemmin karakterisoiduista valon ominaisuuksista. Laaja tutkielma luettiin seuran neljässä kokouksessa. Hänen uudet säännökset koskivat aineessa ja sen ympärillä olevaa eetteriä , jossa hiukkaset herättävät värähtelyjä. Newton selitti eetterin avulla kokeidensa tuloksia ohuilla levyillä [11] . Muistelman kokeellinen osa sisälsi kuvauksen ohuiden levyjen värejä koskevista kokeista. Jo ennen kuin hän siirtyi lukemaan tätä osiota, Hooke esitti vastalauseita prioriteettikysymyksestä viitaten vuonna 1665 julkaistuun kirjaansa " Mikrografia ". Saatuaan tietää syntyneestä tilanteesta Newton ratkaisi Oldenburgin kautta helposti kiistan teoreettisessa osassa, mutta joutui myöntämään, että hän nojautui kokeen suhteen Hooken havaintoihin. Konflikti ratkesi vasta, kun Hooke kirjoitti sovittelevan kirjeen Newtonille ehdottaen heidän jatkavan kirjeenvaihtoaan tieteellisistä asioista. Newton hyväksyi tämän ehdotuksen ja osoitti vastauskirjeessä kunnioitusta Hooken ansioihin, mutta kirjeenvaihto ei jatkunut. Koska Newton ei halunnut sotkeutua lisäkiistoihin, hän ei julkaissut Optics-luentojaan eikä vuoden 1675 muistelmiaan [12] .
Monografia "Optics", joka julkaistiin vuonna 1704, vuosi Hooken kuoleman jälkeen, valmistettiin todennäköisesti paljon aikaisemmin ja sisälsi mainitut 1660-1670-luvun teokset sekä 1680-luvun tutkimukset [13] .
Tekijä on jakanut kirjan kolmeen osaan.
Ensimmäisessä kirjassa hahmotellaan geometrisen optiikan perusteet , valon hajonnan teoria ja oppi valkoisen värin koostumuksesta. Newton kuvaa monimutkaisia kokeitaan taiteprismojen kanssa ja tekee johtopäätökset.
Tässä ja alla Newton antaa pääasiassa matemaattisia ilmiömalleja.
Toinen kirja on omistettu valon häiriöille ohuissa levyissä; tätä ilmiötä on kutsuttu " Newtonin renkaiksi ". Newton havaitsi, että tummien interferenssirenkaiden säteet heijastuneessa valossa kasvavat keskustasta reunaan parillisten kokonaislukujen neliöjuurina ja vaaleiden renkaiden säteet kasvavat parittomien kokonaislukujen neliöjuurten tapaan. Seuraavaksi Newton antaa taittumislain , jonka yleistys tunnetaan nykyään Lorentz-Lorentzin kaavana [14] ..
Kolmas kirja käsittelee diffraktiota (jota Newton kutsuu "bends", englanniksi. inflexions ) ja valon polarisaatiota . Kirja päättyy "Kysymyksiä" "muiden tehtävää lisätutkimusta varten". Nämä kysymykset koskevat useita aiheita, joista osa ei liity optiikkaan [15] .