| Optik | |
|---|---|
| engelsk Optik eller en afhandling om lysets refleksioner, brydninger, bøjninger og farver | |
| Forfatter | Isaac Newton [1] |
| Originalsprog | engelsk |
| Original udgivet | 1704 [1] |
| Tekst på et tredjepartswebsted | |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Optics ( engelsk Opticks: eller, A Treatise of the Reflexions, Refractions, Inflexions and Colors of Light ) er en afhandling af den engelske videnskabsmand Isaac Newton (1642-1727). Først udgivet på engelsk i 1704; en latinsk oversættelse udkom i 1706, efterfulgt af franske og tyske oversættelser. I løbet af Newtons liv blev afhandlingen genoptrykt to gange: i 1717 og 1721 [2] .
Optik beskæftiger sig med de grundlæggende love om passage af lys ved brydning gennem prismer og linser , diffraktion , interferens og teorien om farveblanding. Dette arbejde af Newton betragtes som et af de vigtigste inden for fysik; helt op til etableringen af bølgeoptikken i det 19. århundrede , bestemte den optikkens udvikling [3] [2] .
Sådanne fremtrædende videnskabsmænd som Euclid , Claudius Ptolemy , Ibn al-Haytham , Kepler , Descartes , Huygens og mange andre var engageret i studiet af lysets fysiske essens og måderne til dets udbredelse. Takket være dem blev de grundlæggende love for geometrisk optik opdaget i slutningen af det 17. århundrede . Farvens fysiske natur forårsagede dog voldsom debat; derudover blev flere usædvanlige optiske fænomener opdaget i slutningen af det 17. århundrede: diffraktion (1665, Grimaldi ), interferens (1665, Hooke ), dobbelt brydning (1670, Erasmus Bartholin , studeret af Huygens) [4] .
Forskning inden for optik har altid indtaget en vigtig plads blandt Newtons videnskabelige interesser. Mens han stadig var studerende, begyndte han i 1664 at udvikle et forbedret teleskopdesign . I 1666 forsøgte han at lave ikke-sfæriske glas med egne hænder, men det lykkedes ikke, og efter et stykke tid forlod han denne besættelse [5] . I 1668 byggede han i Cambridge den første model af et reflekterende teleskop, 15 cm langt og med et spejl på 25 mm i diameter, og i 1671 et andet instrument, større og af bedre kvalitet.
I disse år var teleskoper et spørgsmål af almen interesse, og kong Charles II og medlemmer af det nystiftede Royal Society ønskede at se Newtons teleskop . Instrumentet fik fuld godkendelse, og den 11. januar 1672 blev Newton valgt til medlem af Selskabet [6] . Allerede den 6. februar læste han på et møde i Selskabet rapporten "En ny teori om lys og farver" [7] . På dette tidspunkt, startende i 1669, holdt Newton forelæsninger om optik, som først blev offentliggjort efter videnskabsmandens død i 1728 og forblev praktisk talt ukendt for hans samtidige [8] .
Erindringsbogen fra 1672 indeholdt en række nye bestemmelser for videnskaben i det 17. århundrede om hvid farves kompleksitet , forskellen i fysisk farve og fysiologisk farveopfattelse og den uadskillelige forbindelse mellem brydning og farve. For at analysere Newtons påstande blev der dannet en komité i samfundet, bestående af astronomen Seth Ward , fysikerne Robert Boyle og Robert Hooke . Svaret blev udarbejdet af Hooke, som udfordrede hypotesen om, at farve er en uadskillelig egenskab ved lysstråler [9] . Samtidig med Hooke blev kritikere af Newtons teori fremsat af mange andre modstandere, som plagede Newton med ubegrundede, ofte uvidende indvendinger. Kontroversen fortsatte i flere år og havde en deprimerende virkning på Newton - i et brev dateret 8. marts 1673 til Selskabets sekretær , Henry Oldenburg , bad han om at blive udelukket fra medlemslisten. Oldenburg var i stand til at afholde ham fra et overilet skridt, men allerede i det næste brev skrev Newton til Oldenburg, at han ikke længere ønskede at beskæftige sig med naturvidenskab og nægtede at svare på kritiske artikler og breve [10] .
Ikke desto mindre kom Newton uundgåeligt ud af stridigheder, og hans autoritet øgedes. Videnskabelig forskning fortsatte også, og deres resultater blev præsenteret i form af et værk sendt til Selskabet i slutningen af 1675 med titlen "The Theory of Light and Colors, Concluding a Hypothesis of Explaining the Properties of Light, fremsat af forfatteren i tidligere erindringer, samt en beskrivelse af de mest betydningsfulde fænomener i forskellige farver af tynde plader og sæbebobler, lige så afhængige af lysets tidligere karakteriserede egenskaber. En omfattende afhandling blev læst på fire møder i Selskabet. Hans nye bestemmelser vedrørte æteren , placeret i stoffet og omkring det, hvori partiklerne exciterer vibrationer. Gennem æterens medium forklarede Newton resultaterne af sine eksperimenter med tynde plader [11] . Den eksperimentelle del af erindringsbogen omfattede en beskrivelse af eksperimenter med farverne på tynde plader. Allerede før han gik videre til at læse dette afsnit, gjorde Hooke indvendinger mod spørgsmålet om prioritet under henvisning til sin bog " Mikrografi ", udgivet i 1665. Efter at have lært om den situation, der var opstået, løste Newton gennem Oldenburg let striden i den teoretiske del, men blev tvunget til at indrømme, at han i forhold til eksperimentet stolede på Hookes observationer. Konflikten blev først løst, da Hooke skrev et forsonende brev til Newton, der foreslog, at de fortsatte deres korrespondance om videnskabelige spørgsmål. Newton accepterede dette forslag og hyldede i et svarbrev Hookes fortjenester, men korrespondancen fortsatte ikke. Da Newton ikke ønskede at blive involveret i yderligere kontroverser, udgav han hverken sine forelæsninger om optik eller sine erindringer fra 1675 [12] .
Monografien "Optics", udgivet i 1704, et år efter Hookes død, blev højst sandsynligt udarbejdet meget tidligere og omfattede de angivne værker fra 1660-1670'erne, samt undersøgelser af 1680'erne [13] .
Bogen er af forfatteren opdelt i tre dele.
Den første bog skitserer det grundlæggende i geometrisk optik , teorien om lysspredning og doktrinen om sammensætningen af hvid farve. Newton beskriver sine udførlige eksperimenter med refraktive prismer og drager konklusioner.
Her og nedenfor giver Newton hovedsageligt matematiske modeller af fænomener.
Den anden bog er viet lysets indblanding i tynde plader; dette fænomen er blevet kaldt " Newtons ringe ". Newton opdagede, at radierne af mørke interferensringe i reflekteret lys øges fra centrum til periferien som kvadratrødderne af lige heltal, og radierne af lyse ringe vokser som kvadratrødderne af ulige heltal. Dernæst giver Newton loven om brydning , hvis generalisering nu er kendt som Lorentz-Lorentz-formlen [14] ..
Den tredje bog omhandler diffraktion (som Newton kalder "bøjninger", engelsk. inflexions ) og polarisering af lys . Bogen slutter med "Spørgsmål" "for yderligere forskning, der skal udføres af andre". Disse spørgsmål vedrører en række emner, hvoraf nogle ikke er relateret til optik [15] .