Geometrijska optika u nastavi fizike za osnovnu školu - diplomski

Razvoj teorija o prirodi svetlosti


Optika, ili nauka o svetlosti, je oblast fizike u kojoj se proučavaju osobine svetlosti i njena interakcija sa materijalnom sredinom, kao i promene koje se usled toga dešavaju. Nastala je prvobitno kao pokušaj da se odgovori na pitanje zašto je čovek u stanju da vidi predmete koji ga okružuju. Još stari Grci su upotrebljavali reč “svetlost”, smatrajući da ona dolazi od tela i da dejstvujući na naše oko izaziva subjektivni osećaj vida. Kao osnovno svojstvo svetlosti, naučnici stare Grčke su isticali njeno pravolinijsko prostiranje u homogenoj sredini. Sledeće bitno svojstvo svetlosti je sposobnost svetlostnih zraka da pri presecanju ne ometaju jedan drugog.

Iako se razvitak optike, sve do početka 19. veka, bazirao na predstavama o svetlosnim zracima koji se prostiru pravolinijski, još u 17.veku bile su poznate činjenice koje su ukazivale na to da postoje odstupanja od pravolinijskog prostiranja svetlosti (na primer difrakcija). Prostiranje svetlosti po liniji navodilo je na misao da svetlost predstavlja fluks (protok) čestica koje izleću iz izvora i kreću se u homogenoj sredini pravolinijski i ravnomerno. Takva teorija o svetlosti nazvana je korpuskularna ili teorija isticanja. Njen tvorac je Isak Njutn (Isaac Newton), engleski fizičar, matematičar, astronom i jedan od najvećih ličnosti u istoriji nauke. On je smatrao da se svetlost sastoji od čestica i predstavio je kao protok vrlo brzih čestica čije kretanje podleže zakonima klasične fizike.

Uporedno sa korpuskularnom teorijom razvijala se i talasna teorija svetlosti, po kojoj svetlost predstavlja talasni proces. Tu teoriju postavio je holandski naučnik Kristijan Hajgens (Christian Huygens) 1677. godine. On je smtrao da svetlost predstavlja prostiranje talasa u etru. Hajgensovim principom može se objasniti zakon prostiranja svetlosti. Pobornik talasne teorije je bio i M.V. Lomonosov (Mikhail Vasilyevich Lomonosov) koji je prvi pokušao da nađe direktan dokaz te teorije 1753. godine. Moguće objašnjenje pojava difrakcije i interferencije svetlosti postavili su tek Tomas Jаng (Thomas Young) i Avgustin Frenel (Augustin Fresnel) početkom 19. veka. Oni su dokazali da svetlost predstavlja talase veoma male dužine. Vidljiva svetlost, tj. svetlost koja deluje na ljudsko oko, ima talasne dužine u granicama od 0.4 mikrona (u zavisnosti od boje).

Spektar elektromagnetnog Sunčevog zračenja sastoji se od ultraljubičastog, vidljivog i infracrvenog dela. Ultraljubičasti deo nosi oko 9%, vidljivi oko 41,5% i infracrveni oko 49,5% ukupne energije Sunčevog zračenja (slika 1).