Освещение искусственное и естественное, светотехника. Расширяющаяся Вселенная.
Основоположниками современных наук были древ* ние греки, и можно предполагать, что они серьезно интересовались оптикой. Именно их геометры впервые приступили к исследованию оптических явлений, в том числе атмосферной оптики. Не удивительно, что они скоро обнаружили видимую прямолинейность распространения света: подсказкой здесь послужили отбрасываемые предметами тени. Затем учение о свете было включено в систему линейной геометрии; с характерным для древних греков искусством они сумели применить геометрические методы к исследованию образования изображения как от плоского, так и от кривого зеркала — исследованию, которое они называли катопт~ рикой. Эта методика прослеживания луча для нахождения изображения, впервые серьезно изученная во времена Пифагора, широко используется при оптических расчетах и в наши дни.
Примерно с V в. до н. э. греческие философы начали в своих теориях касаться истинного способа распространения света. Пифагор с потрясающей прозорливостью считал, что объекты становятся видимыми благодаря выстреливаемым ими крохотным частицам, которые попадают в глаз человека. (Позднее мы увидим, что эта идея была воскрешена Ньютоном в XVII в. и еще раз — Эйнштейном в XX в.) В 444 г. до н. э. грек Эмпедокл для объяснения механизма видения выдвинул курьезную теорию, которая привела к спору, длившемуся столетия. Согласно его достаточно странной точке зрения, видение включает в себя использование какогоРо неуловимого щупальца, которое простирается от глаза и затем захватывает видимый предмет, давая нам знать, что оно захватило предмет. Эта идея о какомто «излучении» из глаза, которая стала известной под названием теории «окулярных пучков», получила Широкое признание в древности, но встретила сильнейшее сопротивление в 350 г. до н. э. со стороны Аристотеля.
Взгляды Аристотеля на оптику едва ли отличаются по существу от представлений XIX в. Отвергая идею о щупальцеобразных окулярных пучках, Аристотель полагал, что свет по существу, является проявлением некоей разреженной среды, называемой «пеллуцид»,Которая заполняет все пространство. По его мнению, через среду передается определенного рода излучение от объекта к глазу. Мысль эта, безусловно, очень близка К высказанной в XIX в. идее распространения света как некоторого излучения через разреженный эфир.
Ко II в. до н. э. теория построения изображения кривыми зеркалами достаточно продвинулась вперед, оправдывая предание, по которому Архимед поджег римский флот около Сиракуз, сконцентрировав солнечный свет «зажигательными» вогнутыми зеркалами. Достоверен этот факт или нет, но он по крайней мере указывает на то, что теория «зажигательного зеркала» была известна. Древние греки положили также начало отрасли оптики, позднее названной диоптрикой) которая имеет дело с изменением направления, испытываемым световыми лучами, когда они падают на воду или на стеклянную поверхность. Это изменение направления света, или, как мы теперь говорим, преломление, подробно изучалось со времен Клеомеда (50 г. н. э.).
В 130 г. н. э. великий Птолемей из Александрии описал первые действительно точные диоптрические исследования. Его интересы были сосредоточены в астрономии, и именно поэтому его внимание привлекли небольшие влияния преломления в атмосфере на астрономические измерения. Он провел несколько превосходных измерений преломления в воде, но не смог обнаружить закономерность, связывающую способность к преломлению с величиной угла, на который отклонялся свет.
Освещение и светотехника - До волновой теории
Практически на протяжении тысячи лет, до появления арабского ученого Альгазена, который умер в Каире в 1038 г. н. э., оптические исследования принесли мало нового, Альгазену же принадлежит много замечательных открытий. Он первый предложил разумное объяснение оптической иллюзии — огромных размеров Луны над горизонтом. Он опроверг теорию окулярных пучков, еще не умершую в его дни, и решил задачу построения изображений, относящуюся к выпуклым зеркалам.
Развитие науки в средние века шло медленно и с остановками. Рассказывают, что Роджер Бэкон (умер в 1294 г.) изобрел волшебный фонарь, и уж, конечно, он был знаком с выпуклыми линзами. За изобретение очков он был заключен в тюрьму, так как считали, что это творение самого дьявола. Можно догадаться также, что он был знаком с основными принципами действия телескопа, так как он писал: «Мы можем придать прозрачным телам определенную форму и расположить их так, чтобы лучи оказались преломленными... так что мы увидим объект буквально под рукой... Таким путем мы можем прочитать самые мелкие буквы на невероятно большом расстоянии». Однако, прежде чем оптика начала играть действительно важную ргль в науке, миру пришлось подождать до 1608 г., когда очковых Дел мастер голландец Липперсгейм объявил о своем открытии телескопа, ибо именно извесгие об изобретении Липперсгейма побудило Галилея в Падуе через год построить свой телескоп. Так зародилась современная астрономия.
Фундамент современной научной оптики линз заложил выдающийся немецкий астроном Кеплер (родился s 1571 г.). При точном расчете оптимальных линз для любых целей существенно знать правильный закоп преломления света в стекле. Этот закон еще не был известен, и, конечно, не звал его и Кеплер. И все же он придумал такие системы линз для телескопов, которые были настолько хороши, что даже в наше время кеплеровский окуляр находит применение в телескопах и микроскопах.
Год 1621 явился поворотным моментом в истории прикладной оптики, так как именно в этом году датчанин Снеллиус обнаружил точный закон, связывающий угол, под которым наклонен свет, падающий на преломляющую поверхность, с углом, на который световой пучок, прошедший через эту поверхность, отклоняется или преломляется. Хотя Снеллиус открыл этот закон, он не был опубликован, при его жизни и впервые стал известен в 1637 г. благодаря французскому философу Декарту, Современная оптика линз родилась в результате использования этого закона, и, так как теперь стало возможным вычислять свойства систем линз, строящих изображение, конструирование приборов быстро продвинулось вперед.