1.2. Оптическая область спектра электромагнитного излучения

Длина волны  электромагнитных волн изменяется в весьма широких пределах: при современном уровне техники можно полу­чить и обеспечить регистрацию электромагнитных волн в интер­вале длин волн от нескольких тысяч метров до тысячных долей нанометра. Как известно, длина волны связана с частотой соотно­шением  = c/v ,где с == 300 000 км/с — скорость света в вакууме, следовательно, каждой длине волны соответствует определенная частота колебаний. Соответственно электромагнитные колебания охватывают широкий диапазон частот: от нескольких колебаний в секунду до 10²² Гц. В радиотехнике электромагнитные колеба­ния принято характеризовать частотой колебаний, а в оптике— длиной волны.

Видимый свет, или видимая область спектра, занимает на шкале узкий участок от  = 380 ... 400 нм (фиолетовый свет) до  = 760 ... 780 нм (красный свет). За пределами видимой об­ласти, действующей на человеческий глаз и вызывающей непо­средственно зрительные ощущения, расположены невидимые электромагнитные излучения с более короткой длиной волны ( < 400 нм) — ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) — и с более длинной ( > 780 нм) — инфракрасное излучение (ИК-излучение).

Из общего спектра условно выделяют оптический диапазон, к которому относят электромагнитные колебания от =0,01 нм (гамма-излучение) до  = 10^-3нм (ИК-излучение).

Положение излучения в спектре определяет его длина волны, которую измеряют в километрах, метрах и сантиметрах в области радиоволн; в миллиметрах, микрометрах и нанометрах — в ближ­ней инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра;

в ангстремах — в области рентгеновского излучения, гамма-из­лучения и космических лучей.

К УФ-области примыкает участок рентгеновского излучения, охватывающий диапазон  = 0,01 ... 0,1 нм. За ними расположена область гамма-излучения с  < 0,1 нм. Области рентгеновских и гамма-излучений частично перекрываются.

Рентгеновское излучение возникает в специальных трубках, а гамма-излучение испускается радиоактивными ядрами некото­рых элементов. Ниже представлено разделение спектра оптиче­ского диапазона на отдельные области.

1.3. Предыстория оптики

Оптика — очень древняя наука. Первые высказывания о природе света были сделаны древними греками и египтянами. Хотя варка прозрачного стекла была известна древним египтянам и жителям Месопотамии за 1600 лет до н. э., а в древнем Риме с большим искусством изготовляли стеклянную посуду и украшения, древней оптической науке не были известны свойства линз, а представления о световых явлениях и процессе зрения были про­тиворечивыми и наивными.

Древнегреческие философы и математики — Пифагор (582— 500 г. до н. э.), Эмпедокл (492—432 г. до н. э.), Демокрит (460— 370 г. до н. э.), Евклид (300 лет до н. э.), Платон (427—347 г. до н.э.) и другие — пытались объяснить природу световых явле­ний, положив в основу зрительные ощущения. Евклид развил теорию зрительных лучей, согласно которой из глаз истекают «зрительные лучи», ощупывающие предметы и создающие зритель­ные ощущения. Эмпедокл считал, что от светящихся предметов идут истечения к глазам, а из глаз исходят истечения к предметам и при встрече этих истечении возникают зрительные ощущения. Демокрит, а позднее знаменитый греческий философ Аристотель (384—322 г. до н. э.) отвергали представления о зрительных лучах. Демокрит считал, что тела становятся видимыми благодаря попада­нию в глаз человека мелких частиц — атомов, вылетающих из тел. По представлениям Аристотеля, свет распространяется посред­ством возбуждения прозрачной среды, находящейся между наблю­даемым объектом и глазом, и вызывает зрительное воздействие. Эта идея Аристотеля как бы положила начало учению о светонос­ной среде — упругом эфире. Выступая решительным противником теории зрительных лучей, Аристотель пришел к правильному заключению, что причина зрительных ощущений лежит вне чело­веческого глаза.