Когда появилась первая оптика? Какой она была? Как использовалась?

Оптика = оптические приборы?
Первыми оптическими приборами были зеркала (линзы возникли гораздо позже) . Возникли они (зеркала) очень давно. Примерно 12000 лет назад. Это были бронзовые отполированные пластины с ручками. Использовались в основном дамами для наведения красоты. Но в истории отмечен случай альтернативного применения. При осаде Сиракуз римлянами по указанию Архимеда все женщины Сиракуз направили отражения Солнца (солнечные зайчики) от своих зеркал в одну точку на флагманском корабле римской эскадры, что произвело его воспламенение. От штурма Сиракуз с моря римляне были вынуждены отказаться.

Уже древние римляне обратили внимание на «увеличивающую силу» сосуда, наполненного водой. Они знали, что через него на солнце можно обжечься, зажечь огонь, хотя вода в нем не закипает.
Около 400 лет назад искусные мастера Италии и Голландии научились делать очки. Изобрел их безвестный стекольный мастер. Итальянские мастера в эту эпоху славились искусством шлифования стекла. Вслед за очками изобрели лупы для рассматривания мелких предметов. Это было очень интересно и увлекательно: вдруг увидеть во всех подробностях какое-нибудь просяное зернышко или мушиную ножку!
А изобретение зрительной трубы уходит в область сказочных преданий. Согласно одной магометанской легенде, на Александрийском маяке находилось огромное зеркало, при помощи которого можно было видеть корабли, отплывавшие из Греции. Однако вследствие кривизны Земли корабли были видны с этого маяка уже будучи довольно далеко от Греции. Если верить этому преданию, то можно предположить, что там использовалась комбинация большого вогнутого зеркала с линзой.
Любители оптики, усердно занимавшиеся изучением изображений, получающихся с помощью зеркал и линз, конечно, не могли не натолкнуться на мысль соединять несколько зеркал и линз, чтобы получать изображения. Из таких комбинаций постепенно получались труба и микроскоп. Авторство этих изобретений не принадлежит одному определенному лицу, но мы можем проследить историю их появления.
Первое описание оптического прибора было найдено в трудах монаха францисканского ордена, англичанина, Роджера Бэкона. Но из них можно заключить только то, что Бэкон знал увеличивающее действие выпуклых линз, установил, что вогнутые зеркала фокусируют параллельные пучки в точку, лежащую между центром и вершиной зеркала, представлял возможность сочетания линзы и зеркала, выдвинул идею создания зрительной трубы и первым дал ее описание в 1268 г.
Реализуя свою мечту рассмотреть неуловимое глазом, итальянский художник, ученый и изобретатель Леонардо да Винчи в 1509 г. дал описание и рисунок двухлинзовой зрительной трубы, разработал станки для шлифования линз, первым выполнил графические построения хода лучей в линзах. Оптические усовершенствования его не были реализованы в то время и остались неизвестными.
Итальянский врач Фракасторо из Вероны в своем труде, появившемся в 1538 г. , утверждает, что можно видеть предметы гораздо ближе и в увеличенном виде, положив одну над другой две линзы. Если понимать «над» буквально, то это означает, что им высказана идея создания микроскопа.
Еще точнее пишет итальянский изобретатель Джамбаттиста делла Порта в 1558 г. в своей «Естественной магии» : «Посредством вогнутого стекла ясно видны далекие предметы, при помощи выпуклого – близкие. Если правильно соединить оба рода этих стекол, то как близкие, так и далекие предметы кажутся больше и яснее» . Зрительная труба, которую описывает Порта, должна была увеличивать очень слабо. Иначе он описал бы еще и некоторые открытия на небе, которые можно было сделать при помощи его трубы. Но его книга, получившая большую популярность, способствовала тому, что многие любители заинтересовались этим вопросом.
В результате в 1608 г. в голландии были поданы заявки на выдачу патента на изобретение зрительной трубы почти одновременно несколькими исследователями – Липперсгеем, Я. Мециусом, Хансом и Захарией Янсенами. Однако это изобретение имело военное значение и было засекречено. Слух об изобретении трубы, позволяющей ясно видеть отдельные предметы, натолкнул Г. Галилея на размышления об устройстве такого прибора. Он независимо от голландских ученых создал свою зрительную трубу в 1609 г. и использовал ее для наблюдения на суше и на море, а главное, направив ее на небо, достиг замечательных результатов: открыл спутники Юпитера, пятна на Солнце, отдельные звезды Млечного Пути и т. д. В результате этого долгое время честь изобретения зрительной трубы приписывали Г. Галилею.

там наерно продавались ока очки и тряпки для протирания тех самых очков

Ко II в. до н. э. теория построения изображений кривыми зеркалами достаточно продвинулась вперед, оправдывая предание, по которому Архимед поджег римский флот около Сиракуз, сконцентрировав солнечный свет “зажигательными” вогнутыми зеркалами. Кроме того, древним грекам было известно и зажигательное действие собирающих линз, описанное впервые в V в. до н. э. в комедии Аристофана “Облака”. О зажигательном действии стеклянных и хрустальных шаров пишут римляне Плиний и Сенека. В эпоху поздней античности оптическими исследованиями занимались Герон Александрийский и Птолемей.

Сами линзы известно давно, так уже троянцы использовали линзы из хрусталя (их обнаружил Шлиман при раскопках Трои) , есть сведения, что успешно применяли линзы и жрецы Египта, стеклянные линзы с разным увеличением, датируемые 600-400 г. г. до н. э. , найдены и в Месопотамии. Самые же первые линзы еще древнее – их датируют 2500 годом до н. э. они были найдены на территории Ирана. И, тем не менее, попади мы с Вами сейчас на улицы древнего города, мы не встретили бы людей в очках. Древние врачи не придумали такого простого прибора. Линзы использовали как лупы – т. е. при рассматривании мелких предметов, к ним подносили линзу. Ну, и кроме того, использовали линз для добывания огня. Только в XIII веке появились очки. И прошло почти 700 лет, пока человек смог предложить что-то иное.
история оптики

В ночь на 7 января 1610 г. в истории наблюдательной астрономии произошел подлинный переворот: впервые зрительная труба была направлена на небо. В течение нескольких ночей великий Галилей (1564 - 1642) открыл недоступные невооруженному глазу цирки, горные вершины и цепи на Луне, спутники Юпитера, мириады звезд, составляющих Млечный Путь. Несколько позже Галилей наблюдал фазы Венеры и странные образования у Сатурна (что это были знаменитые кольца, стало известно значительно позже, в 1658 г. , в результате наблюдений Гюйгенса) .

С завидной оперативностью Галилей публикует результаты своих наблюдений в "Звездном вестнике". Книга почти в 10 печатных листов была набрана и отпечатана всего за несколько дней - явление, почти невозможное в наше время. Она вышла уже в марте того же 1610 г.
Первые телескопы Галилея

Галилей не считается изобретателем примененной им зрительной трубы, хотя и изготовил ее лично. Ранее до него дошли слухи, что оптические инструменты, в которых объективом служит плосковыпуклая линза, а окуляром - плосковогнутая, появились в Голландии. Приоритет изобретения оспаривали несколько голландских оптиков, в том числе Захарий Янсен, Якоб Меций и Генрих Липперсгей (последний, по-видимому, имел для этого больше оснований) . Однако Галилей сумел самостоятельно разгадать устройство такого прибора и воплотить свое представление об этих трубах "в металл", построив за несколько дней три трубы. Качество каждой последующей было значительно выше предыдущей. Но главное, именно Галилей первым направил свою трубу на небо!

Появилась "голландская" труба не на пустом месте. Еще в 1604 г. вышла книга И. Кеплера "Дополнения к Вителлию, в которых излагается оптическая часть астрономии". Написанное в форме дополнения к трактату авторитетного польского ученого XII в. Вителлия (Вителло) это сочинение стало явлением в исследовании законов геометрической оптики. Действительно, на с. 102 Кеплер, рассматривая ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, дает теоретическое обоснование устройству будущей "голландской" (или "галилеевой") оптической трубы.
Один из первых телескопов системы Кеплера

Это тем более удивительно, что сам Кеплер из-за врожденного дефекта зрения не мог быть хорошим наблюдателем. Он страдал монокулярной полиопией (множественным зрением) , при которой одиночный объект кажется множественным. Этот дефект усугублялся еще и сильной близорукостью. Но справедливы слова Гёте: "Когда историю жизни Кеплера сопоставляешь с тем, кем он стал и что он сделал, радостно изумляешься и при этом убеждаешься, что истинный гений преодолевает любые препятствия".

Узнав об открытиях Галилея и получив от него экземпляр "Звездного вестника", Кеплер уже 19 апреля 1610 г. направляет Галилею восторженный отзыв, одновременно публикуя его ("Разговор со звездным вестником"), и.. . возвращается к рассмотрению оптических вопросов. А через несколько дней после завершения "Разговора" Кеплер разрабатывает проект устройства зрительной трубы нового типа - телескопа-рефрактора, описание которого помещает в своем сочинении "Диоптрике". Книга была написана в августе - сентябре того же 1610 г. , а вышла из печати в 1611 г.

В этой работе Кеплер среди других рассмотрел в качестве основы астрономической трубы нового типа комбинацию двух двояковыпуклых линз. Задача, поставленная им, формулировалась так: "С помощью двух двояковыпуклых стекол получить отчетливые, большие, но обратные изображения. Пусть линза, служащая объективом, находится на таком расстоянии от предмета, что его обратное изображение получается неотчетливым. Если теперь между глазом и этим неотчетливым изображением, недалеко от последнего, поставить второе собирательное стекло (окуляр) , то оно сделает исходящие от предмета лучи сходящимися и даст благодаря этому отчетливое изображение".

Кеплер показал, что возможно получение и прямого изображения. Для этого в данную систему необходимо ввести третью линзу.

Преимущество системы, предложенной Кепл

Линзы появились в весьма древние времена. Кусок горного хрусталя в форме линзы был найден в развалинах Ниневии. Аристофан (5 в. до н. э. ) был знаком с применением линз в качестве зажигательных стекол. Через три столетия александрийский астроном Птолемей проводил опыты по преломлению света при переходе его из воздуха в воду или стекло; составленные Птолемеем таблицы сохранились до нашего времени. Древнегреческие мыслители занимались и теорией зрения. Пифагорейцы, как и Демокрит, учили, что видимый предмет посылает в глаз наблюдателя частицы света. Платон и его последователи считали, что мы видим, когда некое явление, источаемое из нашего глаза, взаимодействует с влияниями, исходящими от объекта и Солнца.
Бурное развитие науки знаменовалось изобретением новых оптических инструментов и новой волной интереса к зрительному процессу. Около 1608 появился телескоп. Почти сразу же после этого были изобретены микроскопы, которые нетрудно получить из телескопов, просто переставив линзы.
Диоптрика (Dioptrica) Кеплера, в которой впервые излагалась теория оптических инструментов, была опубликована в 1611, а закон преломления света при входе в стекло и выходе из него, который пытался установить еще Птолемей, оставался неизвестным до 1637, когда Декарт опубликовал его в своей Диоптрике (Dioptique). Формулировка этого закона (правда, отличная от обычной) была обнаружена в трудах голландского математика В. Снеллиуса уже после его смерти в 1626.
Декарт объяснял закон Снеллиуса гипотетическим изменением скорости света при переходе через границу сред, однако фактически о скорости света не было известно ничего, кроме того, что она очень велика. В 1676 датчанин О. Рёмер показал, что наблюдаемые в движении спутников Юпитера отклонения можно объяснить, допустив, что свету требуется 22 мин для преодоления расстояния, равного диаметру земной орбиты. Единственное значение для диаметра земной орбиты, которым астрономы располагали в то время, была грубая и довольно произвольная оценка, предложенная директором Парижской обсерватории Ж. Кассини, и из нее следовало, что скорость света составляет около 200 000 км/с. Адекватные оценки размеров Солнечной системы были получены только сто лет спустя, но лишь в 1849 А. Физо впервые измерил скорость света в лабораторных условиях.
С тех пор скорость света стала одной из наиболее точно установленных постоянных.
На сегодняшний день ее точное значение равно 299792458 ± 1,2 м/с.
Параллельно с усовершенствованием оптических приборов и оптических измерений был выстроен ряд теоретических предположений относительно природы света.