Optiko

Optiko estas tiu fako de scienco, kiu temas pri lumo, kiel parto de fiziko, kaj ankaŭ pri la nefiziologia parto de la vidado.

Kvankam lumo estas ununura fenomeno, tradicie oni studas ĝin per tri malsamaj modeloj, ĉiuj el ili utilaj por diversaj celoj: Lumo kiel radioj similaj al geometriaj linioj, lumo kiel elektromagneta ondo, kaj lumo kiel kvantuma fenomeno. Tiel naskiĝis tri pritraktoj de optiko:

• Geometría Optiko: Pritraktas lumoradiojn kiel linioj, studas fenomenojn kiel refrakto kaj reflekto. Tiu ĉi pritraktado utilas precipe por analizi kaj dezajni optikajn instrumentojn kiel speguloj, lensoj, objektivoj, optikaj mikroskopoj kaj teleskopoj, kaj por fotografio. Ĝi ne bezonas konsideri ke lumo estas elektromagneta kaj kvantuma fenomeno, kio komplikigus sennecese la studon de la lumo por la menciitaj celoj.

• Elektromagneta Optiko aŭ Onda optiko: Pritraktas lumon kiel elektromagneta ondo, la fenomenojn de ĝiaj elektraj kaj magnetaj kampoj en la vakua spaco kaj interne de iu ajn materialo, ekzemple, ene de optikfibro.

• Kvantuma Optiko: Por kompreni fenomenojn kiel Fotoelektra efiko, Lasero kaj aliaj, necesas pritrakti la kvantuman karakteron de lumo.

Historio de optiko

Teorioj pri la vida percepto

Dum la antikva epoko ekzistis diversaj teorioj pri la vida percepto: La percepta teorio de Eŭklido (365–300 a.K.) koncentriĝis pri problemoj de spaca percepto (ekzemple perspektivo kaj grandokonstanteco). Eŭklido supozis ke tiel nomataj «vidaj radioj», kiuj eliru de la homa okulo, sondis la ĉirkaŭaĵon kaj tiel kreis la vidan impreson en la cerbo, simile al blindulo, kiu per sia bastono sondas la ĉirkaŭaĵon. Aristotelo kontraŭe opiniis, ke lumo ekzistu sendepende de la homa okulo, ke ĝi eliru de luma fonto, reflektiĝu ĉe iuj objektoj kaj de tie trovu sian vojon al la okulo. Simile argumentis la percepta teorio de Empedoklo (492–432 a.K.): Li opiniis ke radioj eliru de la koloraj pigmentoj de la objektoj, trovu vojon al la okuloj kaj estu perceptataj, se ili trovas korespondon en la kapo («similaĵo perceptatas helpe de similaĵo»). Ĉiuj tiuj teorioj estis logikaj rezonoj sen praktikaj eksperimentoj aŭ observoj de la naturo.

Alhazen (965-1039) iris novan vojon por respondi al la demando, analizante la konstruon de la okulo. Li ekkomprenis la signifon de la lenso en la okulo kaj en sciencaj eksperimentoj malpravigis la teorion pri «vidaj radioj». Alhazen kiel unua pruvis, ke la vida percepto okazas en la cerbo, ne en la okulo. Eksperimente li krome pruvis, ke la vida percepto influatas pere de la personaj spertoj de homo. Vidu prie la verkon de Alhazen nome Libro de Optiko.

Leonardo da Vinci (1452–1519) malkaŝis multe pri la vidado, skribante: «La okulo havas solan centran linion kaj ĉiuj aferoj, de kiuj lumaj radioj per tiu linio atingas la okulon, estas bone vidataj. La okulo, de kiu al ni la sperto tiom klare malkaŝas la funkcion, de senfine granda nombro da aŭtoroj estis priskribita en difinita maniero, mi tamen trovas, ke estas tute alie.» Al la kompreno pri la ekzisto de la fovea (centra) kaj perifera vido li venis per observoj kaj optikaj eksperimentoj.

Senkonsciaj konkludoj dum vidado

Hermann von Helmholtz (1821-1894) de multaj sciencistoj konsideriĝas la patro de la moderna teorio pri vida percepto. Li komparis la okulon kun optikaj instrumentoj kaj trovis, ke la okula konstruo el mekanika vidpunkto estus kompare primitiva. El tio li konkludis, ke la rezulto de vidado —je pli granda parto ol antaŭe supozita— estas neŭrologia procedo okazanta en la cerbo, kaj ke la percepto nur eblas per senkonsciaj konkludoj per komparo de la novaj kaj memorigitaj perceptaj spertoj.

Tiaj perceptaj spertoj estas ekzemple, ke lumo kutime venas de supre aŭ ke objektoj pli ofte estas vidataj de supre ol de malsupre. Aparte la studo de optikaj iluzioj montris, kiuj senkonsciaj konkludoj povas esti parto de la percepta procedo.

Alia speco de senkonsciaj konkludoj estas la percepto laŭ verŝajneco, kiu baziĝas sur la ofteco de jam faritaj similaj vidaj perceptoj.

Parencaj temoj

• Fotografio, holografio

Vidu ankaŭ

• Varianco (optiko)
• Fotono
• Opakeco
• Lenso, spegulo
• Reflekto, refrakto, difrakto
• Elektromagneta radiado, ondo, ondolongo, frekvenco, fazo
• Spektrokoloro, prismo
• Objektivo
• Optika iluzio
• Refraktoro

Eksteraj ligiloj

• OPTIKO: Ĉapitro el lernolibro fare de SÁRKÖZI János. Subĉapitroj: optiko ĝenerale, fotometrado, ekesto, propagiĝo, refrakto de la lumo, ondooptiko, polarigo, lumo kaj materialo, la okuloj, optikaj instrumentoj. 129 paĝoj, formo PDF, 882 KB.
• Elementoj de nelineara optiko: Studo pri polarizo, propagiĝo, 2-a harmono, parametra amplifilo, refrakto kaj sorbiĝo, polarizeblo, ktp. verkita fare de Behrouz Soroushian. 26 paĝoj, formo PDF, 665 KB.
• Optikaj iluzioj Arkivigite je 2018-08-10 per la retarkivo Wayback Machine (angle)
• Fizika kolekto pri geometria kaj onda optiko Arkivigite je 2022-01-02 per la retarkivo Wayback Machine

Tuta reflekto de lumradio