optika

Optika (q.yun. ὀπτική "görünənlər haqında elm") — işığın yaranma mexanizmini, təbiətini, onun yayılma və maddə ilə qarşılıqlı təsir qanunlarını öyrənən fizika bölməsi. İşıq dedikdə dalğa uzunluğu 0,01÷105 nm aralığında yerləşən elektromaqnit dalğaları başa düşülür. Dalğa uzunluqları 400÷760 nm intervalında yerləşən elektromaqnit dalğaları gözə görmə təsiri göstərir və bu səbəbdən görünən işıq adlanır. Optikanı şərti olaraq aşağıdakı bölmələrə ayırmaq olar: Həndəsi optika Dalğa optikası Molekulyar optika Kvant optikası Bir çox hallarda optikanın həndəsi optikadan başqa qalan bölmələrini birlikdə fiziki optika adlandırırlar. Optika elmi astronomiya, müxtəlif mühəndislik sahələri, fotoqrafiya və tibb (oftalmologiya və xüsusən də fizioloji optika adlanan optometriya) daxil olmaqla bir çox fənlərlə əlaqəli şəkildə öyrənilir. Optikanın praktiki tətbiqləri müxtəlif texnologiyalarda və gündəlik əşyalarda, o cümlədən güzgülər, linzalar, teleskoplar, mikroskoplar, lazerlər və lifli optikada mövcuddur. Klassik optika iki əsas budağa ayrılır: həndəsi optika və dalğa optikası. Həndəsi optikada işığa şüa kimi, dalğa optikasında isə elektromaqnit dalğası kimi baxılır. Şüa dedikdə işıq enerjisinin yayılma istiqamətini müəyyən edən xətt başa düşülür.

Aberrasiya (latınca. aberrateo-meyletmə, kənara çıxma) — optik sistemdə alınan təsvirlərin təhrif olunması. Üç növ aberrasiya müşahidə olunur: Sferik Xromatik Astiqmatizm == Linza və güzgülərdə aberrasiyalar == Real optik sistemlərdə nöqtəvi işıq mənbəyinin xəyalı yalnız dəqiq seçilməyən dairə və ya asimmetrik formalı ləkə şəklində olur. Buna səbəb optik sistemdə aberrasiya adlanan xətaların baş verməsidir. Müasir astrofizikada müşahidə zamanı fotoqrafik lövhələrlə yanaşı yük əlaqəli cihazlar (YƏC) da istifadə edilir. Belə qəbuledicilərdə xəyalın ölçüsü 10–12 mkm olarsa, onda optik sistem aberrasiyalardan azad mükəmməl sistem hesab olunar. Bu da fotoemulsiyanın zərrəciyinin və ya YƏC qəbuledicilərində bir elementin-pikselin xətti ölçüləri ilə müəyyən olunur.

Adaptiv optika — idarəolunan optik elementlərdən istifadə etməklə qeyri-bircins mühitdə işığın yayılması nəticəsində yaranan qeyri-müntəzəm təhriflərin aradan qaldırılması üsullarını öyrənən optika bölməsi. Adaptiv korreksiyanın məqsədi optik cihazların ayırdetmə qabiliyyətini yüksəltmək, qəbuledicidə şüalanmanın konsentrasiyasını artırmaq, işıq dəstəsini hədəfə maksimal dərəcədə iti fokuslamaq və ya şüalanmanın intensivliyinin verilən paylanmasını almaqdır. Adaptiv optika yerüstü astronomik teleskoplarda, optik rabitə sistemlərində, lazer texnologiyasında, oftalmologiyada, mikroskopiyada və s. istifadə olunur ki, bu da müvafiq olaraq atmosfer təhriflərini, optik sistemlərin aberasiyalarını kompensasiya etməyə imkan verir. == Tarix == Adaptiv optika ideyası ilk dəfə 1953-cü ildə Hores U. Bebkok tərəfindən irəli sürülmüşdür və Paul Andersonun Tau Zero (1970) romanında olduğu kimi elmi fantastikada da nəzərdən keçirilmişdir. Lakin 1990-cı ildə kompüter texnologiyası həmin texnikanı praktik hala gətirənə qədər ümumi istifadəyə daxil olmamışdır. Adaptiv optika ilə bağlı ilkin inkişaf işlərinin bəziləri Soyuq Müharibə zamanı ABŞ ordusu tərəfindən həyata keçirilmiş və Sovet peyklərinin izlənməsində istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdu. Mikroelektromexaniki sistemlər (MEMS) deformasiya olunan güzgülər və maqnit konseptli deformasiya olunan güzgülər, onların çox yönlülüyü, vuruşu, texnologiyanın yetkinliyi və yüksək rezolyusiyaya malik dalğa cəbhəsinin korreksiyası nəzərə alınmaqla, adaptiv optika üçün dalğa cəbhəsi formalaşdırma proqramlarında hazırda ən geniş istifadə olunan texnologiyadır. == Maili korreksiya == Ən sadə adaptiv sistemdə mailliyini dəyişmək mümkün olan bir müstəvi güzgü yerləşir ki, onun köməyilə burulğanlı atmosferin müşahidəsi zamanı təsvirin titrəməsini aradan qaldırmaq olur. Daha mürəkkəb sistemlərdə yüksək tərtibli aberrasiyaları kompensə etməyə imkan verən böyük sayda sərbəstlik dərəcələri olan korrektorlardan istifadə olunur.

Aktiv optika — 1980-ci ildən teleskop-reflektorların yaradılması üçün istifadə edilən texnologiya; külək, temperatur, mexaniki gərginlik kimi xarici təsirlərdən qaynaqlanan deformasiyaları aradan qaldırmaq üçün teleskop güzgüsünün formasını dəyişməyə imkan verir. Aktiv optikadan istifadə etmədən 8 metrlik və daha böyük teleskopları yaratmaq qeyri-mümkün olardı. Bu texnologiyadan bir çox teleskoplarda, o cümlədən Şimal Optik Teleskopu, Yeni Texnologiya Teleskopu, Telescopio Nazionale Galileo və Keck teleskoplarında, həmçinin 1990-cı illərin ortalarından bəri inşa edilmiş böyük teleskoplarda istifadə olunur. Aktiv optika və adaptiv optika texnologiyaları qarışdırılmamalıdır: sonuncu daha qısa zaman intervalında tətbiq edilir və atmosfer təsirlərini korreksiya etməyə imkan verir. == Astronomiyada == Müasir teleskopların əksəriyyəti əsas elementi çox böyük bir güzgü olan reflektorlardır. Tarixən ilkin güzgülər külək və güzgünün öz çəkisi kimi onu deformasiya etməyə məcbur edən qüvvələrin təsirinə baxmayaraq düzgün səth şəklini saxlamaq üçün kifayət qədər qalın idi. Bu, Palomar Rəsədxanasının Heyl teleskopu kimi onların maksimal diametrini 5 və ya 6 metr (200 və ya 230 düym) ilə məhdudlaşdırırdı. 1980-ci illərdən bəri qurulan yeni nəsil teleskoplar köhnələrin əvəzinə nazik, daha yüngül çəkili güzgülərdən istifadə edir. Onlar özlərini düzgün formada saxlamaq üçün çox nazikdirlər, buna görə də güzgünün arxa tərəfinə bir sıra aktuatorlar bərkidilir. Ötürücülər güzgü gövdəsinə dəyişən qüvvələr tətbiq edərək qaytarıcı səthin vəziyyətini dəyişdirərək yenidən düzgün formada saxlayırlar.

Elektro-optika — elektrik sahəsinin təsirilə materialın optik xüsusiyyətlərinin dəyişməsini öyrənən elm və texnika sahəsi. İşığın müxtəlif xüsusi materiallarla yayılması və qarşılıqlı təsiri ilə işləyən komponentləri, cihazları (məsələn, lazerlər, LED-lər, dalğaötürənlər və s.) və sistemləri əhatə edən elektrik mühəndisliyi, elektronika mühəndisliyi, materialşünaslıq və materiallar fizikasının bir hissəsidir. Bu mahiyyət etibarilə bu gün insanlar arasında fotonika kimi təsvir olunanla eynidir. Yalnız "elektro-optik effekt" ilə əlaqəli deyil. Beləliklə, materialların elektromaqnit (optik) və elektrik (elektron) vəziyyətləri arasındakı qarşılıqlı əlaqəyə aiddir. == Elektro-optik cihazlar == Elektro-optik effekt dedikdə, optik aktiv materialın işıqla qarşılıqlı təsiri nəticəsində öz optik xüsusiyyətlərini dəyişməsi başa düşülür. Bu dəyişiklik, adətən, sadəcə mühitin sındırma əmsalında yox, həm də ikiqat şüasınmada da baş verir. Kerr elementində ikiqat şüasınmada baş verən dəyişiklik optik elektrik sahəsinin kvadratı ilə mütənasibdir və material, adətən, mayedir. Pokkels elementində isə ikiqat şüasınmadakı dəyişiklik elektrik sahəsindən xətti asılı olur və material, adətən, kristaldır. Kristal olmayan bərk elektro-optik materiallar aşağı istehsal xərcləri səbəbindən böyük maraq doğurur.

Fiziki optika və ya dalğa optikası — həndəsi optikanının çərçivəsinə daxil olmayan optik hadisələri öyrənən optikanın bölmələrindən biridir. Bu hadisələrə difraksiya, işığın interferensiyası, polyarlaşma effekti və s. bu kimi hadisələr daxildir. == Fiziki optika aproksimasiyası == İşığın yayılmasının dalğa xarakteri hələ 17-ci əsrin 2- ci yarısında X. Hüygens tərəfindən müəyyən edilmişdir. İşığın interferensiyasını, difraksiyasını və polyarizasiyasını yalnız müşahidə etmək yox, həm də izah etməyə imkan verən (həndəsi optika bu hadisələri izah edə bilmir) təcrübələr aparan T.Yunq, O. Fre nel və D. Araqonun tədqiqatlarında Dalğa optikası əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etdirilmiş dir. Dalğa optikası müxtəlif mühitlərdə işığın yayılmasını, iki mühiti ayıran sərhəddə işığın əks etməsini (qayıtmasını) və sınmasını, işığın maddədə dispersiyasını, səpilməsini və başqa hadisələri öyrənir. Elektromaqnit sahəsini təsvir edən işıq dalğaları klassik elektrodinamikanın ümumi tənlikləri ilə ifadə olunur. Bu tənliklər dielektik və maqnit nüfuzluğu kəmiyyətlərini mad - dənin molekul yar quruluşu və xassələri ilə əlaqələndirən kvant mexanikasının tənlikləri ilə tamamlanır. Belə yaxınlaşma Dalğa optikası hadisələrini müxtəlif mühitlərdə öyrənməyə imkan verir. İşıq dalğalarının hərəkət edən mühitlərdə və həmçinin güclü qravitasiya sahələrindəki xüsusiyyətləri xüsusi və ümumi nisbilik nəzəriyyəsi ilə izah edilir.

Optika mühəndisliyi və ya optotexnika — işığın yaranması, ötürülməsi, manipulyasiyası, aşkarlanması və istifadəsi ilə əlaqəli fiziki hadisələri və texnologiyaları əhatə edən mühəndislik sahəsi. Optika mühəndisləri müxtəlif problemləri çözmək və işığı məqsədli şəkildə yönləndirən cihazları layihələndirmək və yaratmaq üçün optika elmini tətbiq edirlər. Onlar linzalar, mikroskoplar, teleskoplar, lazerlər, detektorlar, lifli optik rabitə və optik disk sistemləri (məsələn, CD, DVD) kimi işığın xassələrinə əsaslanan optik cihazları layihələndirir və idarə edirlər. Optika mühəndisləri lazerli spekl-interferometr kimi cihazlarla mikrorəqsləri, refraktometrik cihazlarla maddələrin xassələrini və s. ölçmək üçün optik üsullardan istifadə edirlər. Nanoölçmə və nanopozisiya maşınları optika mühəndisləri tərəfindən layihələndirilmiş cihazlardır. Bu maşınlar nanometr dəqiqliyinə malikdir və buna görə də bu miqyaslı məhsulların istehsalında istifadə olunurlar. Driggers, Ronald G. (ed.) (2003). Encyclopedia of Optical Engineering. New York: Marcel Dekker.

Asferik optika-səthi sferik olmayan optik detallardan və ya onlardan qurulmuş sistemlərdən ibarətdir. Bir qayda olaraq "A.o." termini optik oxa nəzərən 2-ci tərtib simmetriya səthinə malik (paraboloidal, ellipsoidal) və ya simmetriya oxu olmayan sistemlərə (silindrik) tətbiq olunur. Asferik optikanın (A.o) sferik optikaya nisbətən əsas üstünlüyü-aberrasiyaları düzəltmək mümkünlüyüdür. Verilmiş aberrasiyalı optik sistemin hesablanması zamanı bir asferik səth iki-üç sferik səthlə əvəz oluna bilər ki, bu da sistemin detallarının sayının kəskin azalmasına gətirib çıxarır. Bir sıra hallarda, məs., xüsusi genişbucaqlı obyektivlərin hesablanmasında A.o.-nı tətbiq etmədən məsələnin həlli mümkün olmur. Silindrik linzalı optik sistemlər (oxlu simmetriyası olmayan A.o.) optik oxdan keçən müxtəlif müstəvilərdə müxtəlif fokus məsafələrinə, yəni astiqmatizmə malikdirlər. Eynəklərdə gözün astiqmatizmini düzəltmək, anamorfot sistemlərdə isə mцxtəlif istiqamətlərdə, fərqli masştablı xəyalların (bax. Anamorfot taxma) alınması üçün tətbiq olunur. A.o.-nın hazırlanmasının və nəzarətin mürəkkəbliyi onun yayılmasını məhdudlaşdırır. == İstinadlar == Azərbaycan Sovet Ensiklopediyası Физический энциклопедический словарь (1 тн) Martin L."Техническая оптика", ingilis dilindən tərcümə M.1960; Rusinov M. M, "Техническая оптика", L. 1979.

Kvant optikası (ing. Quantum optics) — işığın kvant xassələriylə bağlı olan hadisələri öyrənir, optikanın bölmələrindən biridir. Fotoelektrik effekt, Kompton effekti, Fotokimya, Məcburi şüalanma və başqa hallar belə hadisələrə aiddir. Klassik optikaya nəzərən kvant optikası daha çox ümumi nəzəriyyədir. Kvant optikasının yanaşdığı əsas problem – təbiətdə işığın maddə ilə qarşılıqlı əlaqəsidir, həmçinin spesifik şəraitdə işığın yayılma təsviridir. Bu vəzifələri həyata keçirmək üçün həm maddəni (vakum və ya adi halda), həm də kvant mövqeyi ilə olan işığı təsvir etmək lazımdır. Belə ki, daha çox sadə hallardan istifadə edirlər: komponent sistemlərdən birini (işıq və ya maddə) klassik obyekt kimi təsvir edirlər. Məsələn, lazer mühitlə bağlı tez-tez hesablamalar zamanı rezonatoru klassik sayırlar və yalnız aktiv mühitin vəziyyətini kvantlayırlar.