Οπτική

Το βιβλίο αυτό αποτελεί ένα διδακτικό εγχειρίδιο της Οπτικής και
δημιουργήθηκε με σκοπό να καλύψει το αντίστοιχο κενό της ελληνικής
βιβλιογραφίας.
Βασικός σκοπός του βιβλίου αυτού είναι να προσφέρει στον αναγνώστη,
φοιτητή – σπουδαστή, μια ορθή και κατανοητή παρουσίαση των φυσικών νόμων και
αρχών που διαπραγματεύεται η Οπτική.
Η διάρθρωση της ύλης στο βιβλίο αυτό έχει γίνει, για διδακτικούς λόγους, σε
τέσσερα κεφάλαια : Γεωμετρική Οπτική, Οπτικά Στοιχεία : Κάτοπτρα – Δίοπτρα –
Φακοί, Φωτομετρία και Φυσική Οπτική.
Σε κάθε ενότητα από αυτές γίνεται αναλυτική παρουσίαση της θεωρίας με
επεξηγηματικές παρατηρήσεις και μεθοδολογικά παραδείγματα, ενώ στο τέλος κάθε
ενότητας ακολουθεί ένας μεγάλος αριθμός υποδειγματικά λυμένων θεμάτων, ούτως
ώστε ο αναγνώστης να αποκτήσει μια πλήρη και κατανοητή θεώρηση του
αντικειμένου της Οπτικής, έστω και αν έρχεται πρώτη φορά σε επαφή με αυτό.
Βασική πηγή έμπνευσης για το συγγραφέα και εφαλτήριο για την
πραγματοποίηση της έκδοσης αυτής αποτέλεσε η σπουδαιότητα του φωτός και κατά
συνέπεια οι βασικές γνώσεις Οπτικής σε κάθε έκφανση της ζωής, αφού ακόμη και από
τη γέννηση κάθε ανθρώπου το πρώτο με το οποίο έρχεται σε επαφή είναι το Φως.
Η Οπτική είναι ο κλάδος της φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά και τις
ιδιότητες του φωτός (των ηλεκτρομαγνητικών εκείνων κυμάτων που
αντιλαμβάνεται ο ανθρώπινος οφθαλμός απ' το υπέρυθρο εώς το υπεριώδες,
δηλαδή της ορατής περιοχής του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος). Αντικείμενο
μελέτης της οπτικής είναι επίσης τα οπτικά στοιχεία (κάτοπτρα, δίοπτρα, φακοί)
και τα οπτικά όργανα (οφθαλμός, κάμερα, μικροσκόπιο, τηλεσκόπιο κα.).
Απ΄ τους αρχαιότατους χρόνους οι φιλόσοφοι και φυσιοδίφες (Πλάτων,
Αριστοτέλης, Αρχιμήδης, Πτολεμαίος, Ήρων κα.) προσπαθούσαν να
κατανοήσουν τη φύση του φωτός και τις ιδιότητές του, ώστε να το ορίσουν
εννοιολογικά. Η εννοιολογική ερμηνεία της φύσης του φωτός ήταν αντικείμενο
μιας έντονης διαμάχης, που διήρκεσε μερικές χιλιετίες, γιατί το φως είναι ένα απ'
τα βασικά αίτια της ύπαρξης της ζωής στον πλανήτη μας.
Κατά τη διάρκεια του 17ου αιώνα η ανάγκη κατασκευής τηλεσκοπίων για την
εξερεύνηση του ουρανού (Γαλιλαίος, Kepler) έδωσε το έναυσμα για την
εκρηκτική ανάπτυξη και θεμελίωση της οπτικής από σπουδαίους φυσικούς (Snell,
Fermat, Hooke, Newton, Huygens, Gauss, Young, Fresnel, Fraunhofer,
Kirchhoff, Faraday, Fizeau, Maxwell κα.). Αξίζει να σημειωθεί ότι το 1666 ο
Newton ανέπτυξε τη θεωρία της σωματιδιακής φύσης του φωτός και ερμήνευσε
τα φαινόμενα της ανάκλασης και διάθλασης, ενώ το 1678 ο Huygens
χρησιμοποίησε τη θεωρία της κυματικής φύσης του φωτός για να ερμηνεύσει
πολλές απ' τις ιδιότητές του. Η πειραματική επιβεβαίωση ήρθε το 1801 απ' τον
Young ο οποίος απέδειξε τη συμβολή του φωτός και επαναστατικά υπολόγισε το
μήκος κύματος φωτός. Ο Maxwell το 1864 ανέπτυξε τη μεγαλειώδη θεωρία του,
αποδεικνύοντας ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται με την ταχύτητα
του φωτός, θέτοντας την κυματική θεωρία του φωτός σε στερεά θεμέλια. Σήμερα
πιστεύουμε ότι το φως έχει διττή υπόσταση, δηλαδή μερικές φορές
συμπεριφέρεται ως σωματίδιο και άλλες ως κύμα.
Ο 20ος αιώνας εισήγαγε ένα ποιοτικό άλμα και μια αφετηρία νέων τεχνολογιών
βασισμένων στο φως, δημιουργώντας τους κλάδους της κβαντικής οπτικής και
οπτικοηλεκτρονικής. Η σύγχρονη τεχνολογία στηρίζεται όλο και περισσότερο
στο φως με ανακαλύψεις όπως lasers, οπτικά ολοκληρωμένα κυκλώματα,
κυματοδηγοί, οπτικές ίνες κα.
Κάτω απ' αυτές τις προοπτικές, το αντικείμενο της Οπτικής, ενός απ' τους
αρχαιότερους κλάδους της φυσικής, γίνεται όλο και πιο επίκαιρο και αναγκαίο,
τόσο για τη βαθιά κατανόηση των αρχών της σύγχρονης τεχνολογίας, όσο και ως
μοχλός για περαιτέρω τεχνολογική εξέλιξη.
Αθήνα, Οκτώβριος 2018
Παναγιώτης Φ. Μοίρας