İŞiq haqqinda təLİMİN İNKİŞafina dair qisa xülasə. FotometriYA

F rancesco Maria Grimaldi
“Optika”da Nyuton işığın xassələrini geniş şəkildə təhlil etmiş, maddə ilə qarşılıqlı təsirdə olmadığı hallarda onun dəyişməzliyi fikrini irəli sürmüş, ilk dəfə F. Qrimaldi (1618-1663) tərəfindən kəşf olunmuş işığın difraksiya hadisəsini (difraksiya mövhumu elmə ilk dəfə Qrimaldi tərəfindən daxil edilmişdir) təsvir etmiş, işığın periodikliyi haqqında ətraflı məlumat vermiş, qoşaşüasınma üzrə Bartoline və Hüygensin təcrübələrinin geniş şərhini verməklə yanaşı adi və qeyri adi şüaların fərqlərini təhlil edərək elmə ilk dəfə polyarlaşma məfhumunu daxil etmişdir. Kitabın ən böyük qüsuru isə orada Hüygensin optika sahəsindəki çox önəmli işlərinin, xüsusilə də işığın dalğa nəzəriyyəsinin şərh olunmamağıdır. Ola bilsin ki o zaman bu işlərdən xəbəri olmadığına görə Nyuton kitabında həmin işlərdən söhbət açmamışdır. Fizika sahəsində ən böyük kəşflərdən (F.Qrimaldi tərəfindən) biri olan işığın difraksiya hadisəsinə Nyutonun baxışı da çox maraqlıdır. Nyutona görə ağ işığın tərkibinə daxil olan müxtəlif şüalar müxtəlif dərəcədə difrak-siyaya uğrayır.
Bu qeydlərdən sonra optikada Nyutonun adı ilə bağlı olan kəşflərdən bəziləri haqqında qısa məlumat verək. Nyutonun optika sahəsindəki elmi-praktik işləri miniatür qaytarıcı teleskopun icadı və bu cihazın onun özü tərəfindən düzəldilməsindən başlamışdır. Nyutonun düzəltdiyi teleskopun ölçülərinin çox kiçik (uzunluğu 15 sm, diametri isə 2,5 sm) olmasına baxmayaraq, o böyütmə keyfiyyətinə görə həmin dövrdə mövcud olan 2-metrlik teleskopdan geri qalmırdı. Belə yüksək keyfiyyətli və eyni zamanda miniatür teleskopun yaradıcısı, çox gənc olmasına baxmayaraq elmi ictimaiyyətin diqqətini cəlb etmişdi. Nyutonun optika sahəsində ən böyük kəşflərindən biri də işığın dispersiya (ağ işığın şüşə prizmadan keçərək rənglərə ayrılması) hadisəsi və rənglərin təbiətinin izahı olmuşdur. Bu işinə görə Nyutonu spektroskopiya elminin yaradıcısı hesab etmək olar. Ağ işığı özünün hazırladığı şüşə prizmadan keçirməklə onun çoxlu sayda müxtəlif rəngli şüalara ayrılmasını müşahidə edən Nyuton bu barədə belə yazır: “Rənglərinə görə bir-birindən fərqlənən şüalar öz sınma qabiliyyətlərinə görə də bir-birindən fərqlənir... Günəş şüaları bir-birindən sınma qabiliyyətlərinə görə fərqlənən şüalardan ibarətdir”.
Dispersiya hadisəsini kəşf etdikdən sonra Nyuton monoxromatik işıq şüası əldə etmənin metodikasını işləyib hazırlamış, işığın sınmasının və qayıtmasının bir çox xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmışdır. Nyutona görə hər bircins (indiki anlayışa görə, monoxromatik) işıq özünə məxsus rəngə malikdir və bu rənglər sınma və qayıtma zamanı dəyişmir. İlk olaraq Nyuton isbat etdi ki, düşmə bucağının sinusunun sınma bucağının sinusuna nisbəti müxtəlif rənglər üçün müxtəlifdir və düşmə bucağının qiymətindən asılı olmayaraq bu nisbət hər rəng üçün sabitdir. Hazırda sındırma əmsalı adlandırdığımız bu nisbət (yəni sındırma əmsalı) ilk dəfə Nyuton tərəfindən ölçülərək cədvəl halına gətirilmişdir. Nyutonun əldə etdiyi bu nəticələr hazırda bizim üçün çox sadəlövh görünə bilər. Lakin unutmaq olmaz ki Nyutonun gəldiyi bu nəticə o zaman üçün kəşfə bərabər idi. Çünki o zamanlar hər kəs tərəfindən qəbul olunmuş belə bir müddəa var idi ki, guya işıq özlüyündə ağdır, rənglər isə ağ və qara rənglərin müəyyən nisbətlərdə qarışığından meydana gəlir. Nyuton özünün apardığı bu işləri ilə sınma qanunu üçün Dekartın təklif etdiyi ifadənin dəqiq olmadığını da isbat etdi. Çünki Dekartın təklif etdiyi sınma qanunun riyazi ifadəsi, onun dediyi kimi ağ işıq üçün deyil, Nyutonun dediyi kimi yalnız monoxromatik işıq üçün doğrudur.
Göy qurşağının izahı və linzanın xromatik abberasiyasının kəşfi də Nyutona aiddir. İşığın dispersiyası hadisəsini kəşf etdikdən sonra Nyuton bu kəşfin nəticələrinə əsaslanan ilk spektroskop quraşdırmışdır. Yeri gəlmişkən qeyd edək ki, optikanın çox mühüm sahələrindən biri olan və müxtəlif sahələrdə geniş tətbiq olunan spektroskopiyanın inkişafı yolunda növbəti addım alman alimi Y.Fraunhofer tərəfindən atılmışdır. O, spektroskop üçün yeni yüksək keyfiyyətli prizma, yüksək tələblərə cavab verən yeni işıq mənbələri düzəldərək, həmçinin ilk dəfə olaraq difraksiya qəfəsi yaratmaqla fiziki eksperiment texnikasını yüksək səviyyəyə qaldırmış, spektroskopiya sahəsində keyfiyyətcə yeni nəticələr əldə etmişdir. Fraunhofer Günəşin parlaq kəsilməz spektri fonunda 700-ə qədər ensiz qaranlıq spektr xətləri müşahidə etmiş və ilk dəfə olaraq bu xətlərdən bir çoxunun dalğa uzunluqlarını yüksək dəqiqliklə təyin etmişdir. Bu xətlər hazırda Fraunhofer xətləri adlanır. Sonralar müəyyən olunmuşdur ki, Fraunhofer xətləri Günəş şüalarının atmosferdə udulması ilə əlaqədardır və bu səbəbdən də maddi aləmin tərkib hissələri haqqında bizə geniş məlumat verə bilər. Fraunhoferin bu işlərin-dən başlayaraq spektroskopiya işığın maddə ilə qarşılıqlı təsiri haqqında elm sahəsi olmaqla maddi aləmin quruluşu haqqında bilik mənbəyinə çevrilmişdir.
Bütün deyilənlərdən göründüyü kimi, klassik mexanikanın banisi Nyuton optika sahəsində də öz sözünü deyən korifey olmuşdur.
N yutonun müasiriX. Hüygens optik və akustik hadisələrin oxşarlığına əsaslanaraq 1678-1690-cı illərdə işığın dalğa nəzəriyyəsini irəli sürmüşdür. Hüygensə görə səs dalğası yalnız elastik mühitdə yayıla bildiyindən, işıq da onun üçün səciyyəvi olan xüsusi mühitdə – efirdə yayılan elastik impulslardır. İşıq bütün şəffaf mühitlərdə, həmçinin boşluqda yayıldığından, Hüygens fərz etmişdir ki, cisimlərin özləri, həmçinin onlar arasındakı fəza və boşluq efirlə doludur. İşığın böyük sürətlə yayılmasını Hüygens efirin xüsusi xassələrə malik olması ilə əlaqələndirmişdir. Bu işlərinə görə Hüygensi haqlı olaraq işığın dalğa nəzəriyyəsinin banisi hesab etmək olar.
Hüygensin dalğa nəzəriyyəsinin əsasını onun öz adını daşıyan prinsip – Hüygens prinsipitəşkil edir. Bu prinsipə görə işıq dalğasının çatdığı hər bir nöqtə ikinci dalğa mənbəyinə çevrilir və ixtiyari anda həmin ikinci dalğaları qurşayan səth, yayılan dalğanın həmin an üçün dalğa cəbhəsidir.