Адміністрація сайту не несе відповідальності за зміст матеріалів, розміщених у каталозі.
Розвиток фізичної оптики
Другу половину ХХ в., нашої епохи, називають епохою науково_технічної революції. Для неї характерно широке й швидке впровадження в техніку, промисловість і побут людини наукових відкриттів, зробле_ них у фізиці, математиці, хімії, біології, географії та інших науках про природу й суспільство. Фізика є основою сучасної техніки. Це означає, що різні технічні пристрої засновані на використанні явищ і законів природи, відкритих і вивчених у фізиці. Так, наприклад, двигуни внутрішнього згоряння, які надають рух автомобілям, тракторам, тепловозам, танкам, річковим й морським суднам, створені в результаті вивчення багатьох теплових явищ. Наука й техніка тісно зв’язані між собою. Розвиток науки викликає подальший розвиток техніки, подальший розвиток техніки сприяє все новим досягненням науки. Велике значення фізики й у розумінні багатьох явищ неживої й живої природи. Так, наприклад, фізика пояснила природублискавки й грому, допомогла зрозуміти будову Сонця й зірок, походження землетрусів і смерчів. Відкриті у фізиці рентгенівські промені дають можливість досліджувати кістяк і внутрішні органи людини й тварин. Вивчені фізиками ультразвуки допомагають зрозуміти, як орієнтуються в темряві кажани, пересуваються по морі дельфіни. У розвитку техніки, як і науки, велику роль зіграли роботи вітчизняних учених. Радіо зараз — найважливіший засіб зв’язку. Винайшов радіо росіянин учений Олександр Степанович Попов. 7 травня 1895 р. він зробив повідомлення про винахід приладу, що приймав без проводів електричні сигнали. Це дата міцно ввійшла в історію світової культури як дата одного з найбільших винаходів — радіо, яким так широко користується зараз людство. Багато зробив для розвитку авіації росіянин учений Микола Єгорович Жуковський, якого В. И. Ленін назвав «батьком російської авіації».Російські інженери Павло Миколайович Яблочков й Олександр Миколайович Лодигін винайшли електричне освітлення. Лампи денного світла одержали широке поширення після того, як їх удосконалив Сергій Іванович Вавілов. Костянтин Едуардович Ціолковський першим вивчив закони реактивного руху й розробив проект літального апарата — ракети — для польотів із Землі на інші планети Сонячної системи. Наукові праці К. Э. Ціолковського були використані вченими й інженерами при підготовці польотів у космос. В становленні сучасної цивілізації головну роль відіграла й продовжує грати фізика. Ідеї і методи, принципи і моделі, вироблені фізиками для фізики, складають каркас будь_якого наукового знання і широко використовуються для вирішення й розуміння вже дуже далеких від фізики наукових, практичних і гуманітарних проблем. Сучасну модель білкової молекули створили фізики, в основі квантової хімії лежить створена фізиками квантова механіка; багато проблем сучасної математики були покладені і розроблені фізиками; відомі геологічні моделі засновані на фізичних рівняннях і т. д. Опанування атомною енергією, створення ракетної технікиі вихід людини в космос, радіо і телебачення, напівпровідники і надпровідники, лазери і лазерні технології, комп’ютерна техніка і інформаційні технології, мікро та наноелектроніка, мобільний зв’язок — усе це стало звичним і буденним завдяки фундаментальним відкриттям і досягненням фізики в минулому сторіччі. Фізика є єдиною галуззю знань, що формує системне мислення. XXІ ст. ставить перед фізикою багато проблем: навчитися керувати термоядерним синтезом, біологічними й фізичними процесами в живій матерії; запасати енергію; створювати нові матеріали з наперед заданими властивостями; опанувати простір і часною мовою, головним чином за допомогою диференційних рівнянь. З іншого боку, нові ідеї та методи в математиці часто виникали під впливом фізики. Аналіз нескінченно малих величин був створений Ньютоном (одночасно з Г. В. Лейбницем) під час формування основних законів механіки. Створення теорії електромагнітного поля привело до розвитку векторного аналізу. Розвиток таких розділів математики, як тензорнее обчислення, риманівська геометрія, теорія груп тощо, стимулювалось новими фізичними теоріями: загальною теорією відносності і квантової механіки. Тісний зв’язок фізики з іншими галузями природничих наук утворив ряд прикордонних дисциплін: астрофізика, геофізика, біофізика, фізична хімія та інші. Фізичні методи дослідження отримали вирішальне значення для всіх природничих наук. Яке ж місце сьогодні посідає оптика в світовій науці? І чим вона займається? На це питання спробуємо дати коротку, але змістовну відповідь. При слові «оптика» перше, що звичайно спадає на думку, це окуляри. Однак насправді фізична оптика — поняття незмірно ширше і складніше, і нині воно вривається до нас майже з кожної другої новини з наукового світу: там кристали виростили, там світло зупинили… Кілька років тому комісія США з науки взагалі дійшла висновку, що розвиток суспільства у ХХІ столітті визначатиметься саме розвитком оптики. Багато хто запитує: «Звідки з’являються наукові відкриття? Кажуть, Менделєєву його таблиця наснилася…?» Чомусь люди думають, що то має обов’язково певне диво статися… Якщо людина працює в якомусь руслі, вона аналізує вже відомі речі, бачить прогалини та суперечності. І доходить висновку, що має існувати щось інше, щось більше… Над чим нині працює оптика як наука? Насамперед займається параметричною кристалооптикою. Це оптика різних середовищ, які під дією різних зовнішніх полів міняють свої властивості. А це вже дає інформацію про те, що робиться у тому середовищі. А є такі речі, в яких фізична оптика може відіграти світоглядну роль. От, наприклад, є загальна теорія відносності Ейнштейна, яка пояснює, чому світло загинається там, де є велика гравітація. Згідно з нею, причиною цього явища є те, що простір там є начебто неплоским. А оптика показує, що це не повинно бути так. Що світло загинається за рахунок тих самих оптичних ефектів — параметричних. А це вже значить, що треба переглядати наше трактування космосу… От такі дослідження сьогодні й ведуться, поки що теоретичні. Є й інші речі — от, приміром, діагностика захворювань може здійснюватися оптичними методами. Цікавою проблемою, над якою працює оптика, є оптична томографія — з допомогою якої можна відразу визначити, що є в кожній найменшій точці того чи іншого середовища. Ще один аспект фізичної оптики... Всі ми маємо в нашому організмі складні біологічні молекули, які перебувають у рідкому середовищі — наприклад, білки. Ті молекули, виявляється, можна впорядкувати так, щоб вони із рідкого стану перейшли у кристалічний. В таких біологічних кристалах зберігається інформація про організм, але якщо ми змінимо температуру, то цей кристал може перейти в іншу фазу… Отже, крім параметричних ефектів — електрооптики, електрогірації, магнітооптики, магнітогірації, — оптика займається і біологічними кристалами. Це є зовсім новий напрям — біооптика. А взагалі оптика(якщо брати Україну) виживає за рахунок грантів на міжнародному рівні. Багато ідей ми не можемо реалізувати — кадрів не вистачає. От, приміром, була дуже цікава ідея вивчення руху земної кори. До нас підключилися дослідники з країн із складними сейсмічними умовами. З Вірменії, Японії... Та не вистачає людей для такої серйозної роботи. Звичайно, підростають нові фахівці, але життя їх примушує їхати десь на заробітки… В науці, на жаль, люди часто подають як нові свої результати 20-літньої давності. На Заході важливо те, хто першим відкриття опублікував. І людина як учений визначається не кількістю папірців з печатками, а передусім публікаціями та їх якістю. В останні роки премії з фізики присуджуються за відкриття, зроблені у 70—80-х роках. Чи свідчить це про певну кризу в фізиці? Коли говорити про фундаментальні дослідження, що відкривають якісь нові можливості, то, напевно, воно так і є. Так і з оптикою… На багатьох конференціях, справді останнім часом фундаментальних речей не чути. От на стику наук можна знайти страшенні прогалини — неоране наукове поле. А те, що було досягнуто раніше в галузі фундаментальних наук — це здебільшого йде в технології, в промисловість. В Японії, наприклад, ми ще не виступали зі своїми доповідями, до нас уже прийшли китайці, японці. І їх цікавили не явища та ефекти, а наші кристали. Тобто, це є вже комерційна діяльність… Яскравим прикладом можуть бути дослідження в області лінійної оптики; оптичних спектрів речовини. Лазери дозволяють також здійснювати вибіркове збудження тих чи інших станів атомів і молекул, вибірковий розрив визначених хімічних зв’язків. Пікосекундні лазерні імпульси дали початок дослідження цілого ряду швидкоплинних процесів в речовині: фундаментальні дослідження процесів фотосинтезу. Використання лазера в атомно-силовому мікроскопі дозволило не тільки отримати об’ємне зображення молекули і виміряти її, а також спостерігати та досліджувати ріст кристалу. На основі використання малопотужного ультрафіолетового лазера в оболонці клітини роблять мікроскопічний отвір і вводять в протоплазму генний матеріал. Точність метода — одинична цільова клітина. Цей метод настільки універсальний, що його потенціал важко переоцінити. Фотографування за допомогою лазера дозволяє отримати тримірне зображення, що застосовується в медицині, метрології, географії. Однак нові відкриття можуть мати і негативні наслідки. Уявимо собі, що в пристрої, що слугує для розробки промислових відходів до атомів, відбудеться збій, і він почне знищувати корисні речовини біосфери, що забезпечують життя людей. Відкриття в фізиці є важливими і вирішальними для багатьох природничих наук. Її внесок не варто недооцінювати. Але важливі дослідження, що можуть принести багато користі, можуть також стати у майбутньому фатальними.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Оптика.. – К.: Вища шк.., 1995. 2. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989,т.3. 3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. – М.: Наука, 1989. 4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Наука, 1989, т.3. 5. Горбань І.С. Оптика. – К.: Вища шк.., 1979. 6. http://www.google.com.ua/
