Optika

Оптика (юнонча: оптике – кўриш ҳақидаги фан) – физиканинг ёруғликнинг табиатини, ёруғлик ҳодисалари қонуниятларини, ёруғлик билан моддаларнинг ўзаро таъсирини ўрганадиган бўлими. Ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалиши қадимда Месопотамия ва қадимги Мисрда маълум бўлган ҳамда ундан қурилиш ишларида фойдаланишган. Тасвирнинг кўзгуда ҳосил бўлиши билан милоддан аввалги ИИИ асрда Аристотел, Платон, Евклидлар шуғулланишган. Оптиканинг ривожланиши И. Нютон, Р. Гук, Ф. Грималди, Х. Гюйгенс ва бошқаларнинг ишлари билан боғлиқ. ХИ-асрда араб олими Ибн ал-Ҳайсам (Алгазен) О. тўғрисида рисола ёзган бўлсада, ёруғликнинг синиши қонунини ифодалай олмаган. Фақат 1620-йилларда бу қонунни тажриба йўли билан голланд олими В. Снеллиус ва Р. Декарт исботлади. ХВИИ асрдан ёруғлик ҳақида корпускуляр ва тўлқин назариялар пайдо бўла бошлади. Ёруғлик корпускуляр (зарра) назариясининг тарғиботчиси Х. Гюйгенс эди.

Оптика Ёруғлик тарз ва хусусиятлари.
[[Филе: |пх|cентер|Оптика бўлимларидан бирида ёруғлик дисперсияси ўрганилади.]] Оптика бўлимларидан бирида ёруғлик дисперсияси ўрганилади.
Фан	Физика

Ёруғликнинг тўлқин табиати ҳақидаги тасаввурлар М. Ломоносов ва Л. Эйлер томонидан ривожлантирилди. ХИХ аср бошларида инглиз олими Т. Юнг ва О. Френел ишлари ёруғлик тўлқин назариясининг узил-кесил ғалабасига олиб келди. О. Френел кристаллооптика ҳодисаларига тўлқин назариясини қўллади. Т. Юнг ёруғлик интерференсияси ҳодисасини кузатди. Бу ҳодиса ёруғлик тўлқин табиатига эга эканлигини кўрсатди. О. Френел ёруғлик интерференсияси асосида ёруғликнинг тўғри чизиқ бўйлаб тарқалишини, турли дифраксия хрдисаларини ва бошқаларни тушунтирди. Ёруғликнинг синиши ва қайтишида ёруғликнинг қутбланишини франсуз олими Э. Малюс кузатди (1808) ва фанга „ёруғликнинг қутбланиши“ терминини киритди. М. Фарадей ёруғлик қутбланиш текислигининг магнит майдонда бурилишини кашф қилди (1846) ва электромагнетизм билан О. орасидаги боғланишни, ток кучи электромагнит бирлигининг электро-статик бирлигига нисбати ёруғлик тезлигига тенглигини (3-10°см/с) топди.

Ж. К. Максвелл электромагнит майдон тушунчасини ривожлантирди, ёруғлик ҳам электромагнит тўлқиндан иборат, деган назарияни яратди. У ёруғликнинг электромагнит назариясига асосланиб, ёруғликнинг ҳатто босими бўлишини айтди ва унинг сон миқдорини назарий аниқлади (1873). Унинг назарий текширишлари электромагнит майдоннинг ёруғлик тезлигига тенг тезлик билан тарқалишини кўрсатди. Италян олими А. Бартоли эса 1876-йилда ёруғлик босимининг термодинамик асосини яратди. 1899-йилда П. Н. Лебедев биринчи бўлиб тажриба йўли билан ёруғлик босимини аниқлади. 1888-йилда Г. Герс вакуумда тарқалаётган электромагнит майдоннинг тезлиги ёруғлик тезлигига тенг эканлигини аниқлади ва Ж. Максвелл назариясини тажриба йўли билан тасдиклади.

Ёруғликнинг модсалар билан таъсирлашувини ХИХ аср 90-йилларида жуда кўп олимлар, жумладан, немис олими Э. Друде, Г. Гелмголс ва Г. А. Лоренц текширдилар. Лоренц модда ва ёруғликнинг электромагнит назариясини яратди. Шу назария асосида О.даги қатор ҳодисаларни, мас, ёруғликнинг дисперсия ҳодисаси, диэлектрик сингдирувчанлик е нинг электромагнит тўлқин узунлиги Х га боғлиқ бўлиши ва ҳоказони текшириш ва тушунтириш мумкин бўлди.

Классик электрон назария айрим оптик ҳодисаларни тушунтириб бера олмади ва назария натижалари тажриба натижаларига, мас, мутлақ қора жисмнинг иссиклик нурланиши спектрида энергия тақсимоти ва бошқаларга мос келмай қолди. Бундай қийинчиликни бартараф қилиш учун М. Планк ёруғликнинг квант назариясини яратди (1900). О.нинг кейинги ривожланиши квант механика назариялари билан боғлиқ. Фотоэффект ҳодисаси учун Планк назариясини А. Эйнштейн ривожлантириб, ёруғлик кванти – фотон тушунчасини фанга киритди (1905). Ёруғликнинг электромагнит назарияси нисбийлик назариясининг яратилишига мос бўлди.

О. шартли равишда геометрик О. ва тўлқин О.сига, физиологик О., ночизиқли О. ва бошқа хилларга бўлинади. Геометрик О.да ёруғликнинг қайтиши ва синиши қонунлари асосида, яъни икки муҳит чегарасида ёруғликнинг синиши ва қайтиши натижасида обектларнинг тасвири ҳосил бўлишини тушунтириш мумкин. Унда фотометрия, ёруғлик оқими, ёруғлик кучи, ёритилганлик ва ёруғликни миқсорий ифодаловчи бошқа катталиклар қаралади. Геометрик О. фотометрия билан бирга О. техникаси, яъни оптик асбоблар назарияси ва рационал ёритиш, ёруғлик дастасини тақсимлаш ва йўналтириш таълимотининг илмий асослари билан ҳам шуғулланади.

Тўлқин О.сида интерференсия, дифраксия ва ёруғликнинг қутбланиши каби ёрутлик табиати билан боғлиқ бўлган ҳодисалар ўрганилади. Бу ҳодисалар назарияларининг ривожланиши ёруғлик табиатини тўла очиб бериш билан бирга, ёруғликнинг қайтиши ва синиши қонунларини ҳам тушунтириб бера олди. Ёруғликнинг модда билан таъсири туфайли ҳар хил эффектлар – механик (ёруғлик босими, Комптон эффекти), хусусий оптик (ёруғликнинг сочилиши, фотолюминессенсия), электр (фотоэлектр ҳодиса), кимёвий (фото-кимё ва фотография эффектлари), шунингдек, ёруғликнинг ютилиши ва сочилиши, иссиклик нурланиши ва бошқа кузатилади.

Ёруғликнинг ютилиши ва сочилиши ранг ҳақидаги таълимот асосини ташкил қилиб, рассомлик санъатида кенг ишлатилади. Мас, тиниқ бўлмаган муҳитда ёруғликнинг сочилиши фотолюминессенсия учун асос бўлиб хизмат қилади. Люминессенсия ҳодисаси ҳозирги замон газ разряд ва люминессенсия ёруғлик манбаларини яра-тиш мақсадида қўлланади. Бу ёруғлик манбалари электр энергияни анча тежайди. Улардан люминиссенсияланувчи экранлар тайёрлашда фойдаланилади. Бу экранлар рентгенология, телевидение, ўлчов асбоблари ва ҳарбий техникада ишлатилади. Фотоэлектр ҳодисага асосан ўлчов асбоблари, ҳар хил ёруғлик релелари ихтиро қилинди. О. техникаси ва машинасозликда металл ёки обектни назорат қилиш ёруғлик интенференсияси ҳодисасига асосланган. Ёруғлик дифраксияси ҳодисаси архитектура акустикасида ултраакустик тўлқинларни оптик қайд қилишга имкон беради. Рентген нурларининг молекулалар, айниқса, кристаллардаги дифраксияси моддалар структурасини таҳлил қилишда муҳим илмий ва амалий аҳамиятга эга.

Физиологик О.да одам кўзининг оптик хусусиятлари, кўз нуқсонларини оптик воситалар (кўзойнаклар, линзалар ва бошқалар) ёрдамида тўғрилаш, кўз касалликларининг келиб чиқишига кўз оптик хусусиятлари бузилишининг таъсири ва бошқа масалалар ўрганилади.

О.нинг амалий қўлланиш соҳаси кенг, мас, спектрал тахлил соҳасида атом ва молекулаларнинг спектрини текшириш натижасида моддаларнинг тузилишини аниклаш мумкин. Спектрал таҳлил астрономия, геология, биология, тиббиёт, тупроқшунослик, санъацҳунослик ва криминалистика ишларида; металлургия, машинасозликда, нефт, кимё саноати, енгил саноат, геология-қидирув ишлари ва бошқа да қўлланади.

Ўзбекистон Фанлар академияси таркибида академик П. Қ. Ҳабибуллаев раҳбарлигида „Иссиклик физикаси“ бўлимининг ташкил килиниши (1977) республикада О.нинг замонавий фундаментал йўналишлари бўйича илмий тадқиқотнинг кенг ривожланишига асос яратди. Жумладан, лазер О.си, молекуляр тизимлар физикаси, конденсатланган муҳитлар О.си, спектроскопия, тўлқин жараёнлар физикаси ва бошқаларга оид илмий тадқиқот ишлар бажарилди. Бўлимда моддалар юқори температуратуравий синтези, структураси ва хоссаларини лазер нури билан бошкаришнинг янги усуллари ишлаб чиқилди ва уларнинг ме-ханизми, лазер нурининг атомар муҳитлар билан таъсири ўрганилди (Д. Т. Алимов). 5 – 1000° ва 80 – 2000° температура интервалида ишлайдиган пирометр (А. Э. Алиев), инфрақизил жиемнинг нурланишини қайд қилишда ишлатилиши мумкин бўлган янги тур приёмник яратилди (А. Т. Мамадалимов, А. С. Зоки-рова ва Х. Т. Эгамбердиев). Конденсатланган муҳитлар оптикаси соҳасида ўта тоза шаффоф муҳитларда лазер нурининг тарқалиши билан боғлиқ оптик ҳодисалар ўрганилиб, унда янги ҳодиса – тезкор кенг полосали люминиссенсия топилди. Ночизиғий модуляси-он нур толалар Охи яратилди (М. А. Қосимжонов, Э. А. Зоҳидов ва С. С. Қурбонов). Лазер спектроскопияси соҳасида ночизиғий муҳитларда лазер нурининг аномал оғиши ва ўз-ўзидан фокусланиши ҳодисалари кашф қилин-ди (Т. Усмонов, С. А. Бахромов), тиббиётда ва илмий изланишларда кенг қўлланадиган эксимер лазерлар яратилди (Т. У. Арслонбеков). Мунтазам бир жинсли бўлмаган муҳитларда нурлар тартибсизлиги ходисаси аниқланди (С. С. Абдуллаев). Шунингдек, Ўзбекистон миллий университети ҳамда СамДУ физика факултетларида қаттиқ ва суюқ (юмшоқ) муҳитлар структурасини ҳамда улардаги релаксациявий жараёнларни оптик усуллар билан ўрганиш соҳасида кенг қўламли тадқиқотлар олиб борилди (Б. М. Носенко, А. А. Айвазова, Ш. О. Ота-жонов, У. В. Валиев – Ўзбекистон миллий университети; А. Қ. Отахўжаев, Ф. Х. Тухватуллин, Л. М. Собиров, А. Жумабоев ва бошқа – СамДУ).

Адабиётлар

• Борн М., Волф Э., Основи оптики [пер. с англ.], М., 1973.

Эргаш Назиров.

Оптика (юн. ὀπτική – „кўриниш“) физиканинг соҳаси бўлиб, ёруғлик тарз ва хусусиятларини, унинг материя билан ўзаро таъсирини, оптик анжомлар қуришни ўрганади. Оптика одатда кўринувчи, ултрабинафша ва инфрақизил ёруғлик билан шуғулланади. Ёруғлик электромагнит тўлқин бўлгани учун, рентген нури, микротўлқинлар ва радиотўлқинлар каби бошқа электромагнит радиация шакллари ўхшаш хусусиятларни намоён этади.

Аксарият оптик ҳодисалар ёруғликнинг классик электромагнит таърифи билан тушунтирилиши мумкин. Ёруғликнинг тўлиқ электромагнетик таърифлари амалиётда қўллаш учун ниҳоятда мураккабдир. Амалий оптика одатда соддалаштирилган моделлар билан бажарилади. Улардан энг кенг тарқалгани, геометрик оптика, ёруғликни тўғри чизиқ бўйлаб ҳаракат этувчи ва моддалардан ўтганда ёки қайтганда синувчи нурлар тўплами деб қарайди. Физик оптика эса ёруғликнинг нисбатан мураккаб модели бўлиб, ўз ичига геометрик оптика билан изоҳланиб бўлмайдиган дифраксия ва интерференсия каби тўлқин самараларини олади. Тарихан, биринчи бўлиб ёруғликнинг нурга асосланган модели, кейин тўлқин модели ишлаб чиқилган. ХИХ асрда электромагнит назария илғорлаши ёруғлик тўлқинлари аслида электромагнит радиация эканлиги кашфиётига олиб келди.

Баъзи ҳодисалар ёруғлик ҳам тўлқин, ҳам заррача хоссаларига эга бўлгани билан изоҳланади. Ушбу самараларни тушунтириш учун квант механикасига мурожаат этилади. Ёруғликнинг заррачасимон хусусиятларини инобатга олишда ёруғлик „фотонлар“ деб аталувчи заррачалар тўплами, деб моделлаштирилади. Квант оптикаси квант механикасининг оптик тизимларга тадбиқ этилиши билан шуғулланади.

Оптик фан астрономия, муҳандислик, фотография, офталмология, оптометрия каби соҳаларга боғлиқ ва уларда қўлланади. Амалий оптика маҳсулотларини кундалик ҳаётда учратиш мумкин, уларга кўзгу, кўзойнак, линза, телескоп, микроскоп, лазер ва оптик толалар мисол бўлади.

Ҳаволалар

• Оптиcс (Wайбаcк Мачине сайтида 22-июн 2005-йил санасида архивланган) – оптика дарслиги
• Оптиcс2001 – оптика кутубхонаси