Nous expliquons ce qu’est l’optique, son histoire, son impact sur les autres sciences et en quoi l’optique physique, géométrique et moderne diffère.
Qu’est-ce que l’optique ?
L’optique est une branche de la physique qui traite de l’étude de la lumière visible : ses propriétés et son comportement. Il analyse également ses applications possibles dans la vie de l’ être humain , comme la construction d’instruments pour le détecter ou l’utiliser.
La lumière a été définie par l’optique comme une bande d’émissions électromagnétiques , dont le comportement est similaire à celui d’autres formes invisibles (pour nous) du spectre électromagnétique , comme le rayonnement ultraviolet ou infrarouge.
Cela signifie que son comportement peut être décrit selon les approches de la mécanique ondulatoire (sauf dans des contextes très spécifiques où la lumière agit comme une particule ) et de l’électrodynamique classique de la lumière.
L’optique est un domaine de recherche très important qui fournit des outils pour d’autres sciences , notamment l’astronomie , l’ingénierie, la photographie et la médecine (ophtalmologie et optométrie). On lui doit l’existence des miroirs, des lentilles, des télescopes, des microscopes , des lasers et des systèmes à fibres optiques .
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histoire de l’optique
Le domaine de l’optique fait partie des préoccupations de l’ être humain depuis l’Antiquité. Les premières tentatives de lentilles connues datent de l’Égypte ancienne ou de l’ancienne Mésopotamie , comme la lentille de Nirmud (700 av. J.-C.) fabriquée en Assyrie.
Les anciens Grecs étaient également soucieux de comprendre la nature de la lumière , qu’ils comprenaient selon deux perspectives : sa réception ou vision et son émission, puisque les anciens Grecs pensaient que les objets émettaient des copies d’eux-mêmes à travers la lumière (appelée eidola ). Des philosophes tels que Déocrite, Épicure, Platon et Aristote ont étudié l’optique de manière approfondie.
Prenant la relève de ces savants, les alchimistes et scientifiques islamiques de l’Europe médiévale , comme Al-Kindi (vers 801-873) et surtout Abu Ali-al-Hasan ou Alhazén (965-1040), considéré comme le père de l’optique pour ses Livre d’optique (XIe siècle), où il explore les phénomènes de réfraction et de réflexion.
La Renaissance européenne a apporté ce savoir en Occident, notamment grâce à Roberto Grosseteste et Roger Bacon. Les premières lunettes pratiques ont été fabriquées en Italie vers 1286 . Depuis lors, l’application des lentilles optiques à différentes fins scientifiques n’a pas cessé.
Grâce à l’optique, des génies de la stature de Copernic, Galileo Galilei et Johannes Kepler ont pu mener à bien leurs études astronomiques. Plus tard, les premiers microscopes ont permis la découverte de la vie microbienne et le début de la biologie et de la médecine modernes . Toute la révolution scientifique est due en grande partie à l’apport de l’optique .
optique physique
L’optique physique est celle qui considère la lumière comme une onde se propageant dans l’espace . C’est la branche de l’optique la plus fidèle aux principes et au raisonnement de la physique, utilisant des connaissances antérieures telles que les équations de Maxwell, pour citer un exemple important.
De cette manière, il s’intéresse à des phénomènes physiques tels que les interférences, la polarisation ou la diffraction . De plus, il propose des modèles prédictifs pour savoir comment la lumière va se comporter dans certaines situations ou dans certains milieux, lorsqu’il ne s’agit pas de systèmes de simulation numérique .
optique géométrique
L’optique géométrique découle de l’application géométrique des lois phénoménologiques autour de la réfraction et de la réflexion par Willebrord Snel van Royen (1580-1626), le scientifique néerlandais connu sous le nom de Snell.
Pour ce faire, cette branche de l’optique part de l’existence d’un rayon lumineux, dont le comportement est décrit par les règles de la géométrie pour trouver des formules correspondant aux lentilles, miroirs et dioptries. Il est ainsi possible d’étudier des phénomènes tels que les arcs-en -ciel , la propagation de la lumière et les prismes . Tout cela en utilisant le langage des mathématiques .
optique moderne
La branche contemporaine de l’optique naît avec la physique quantique et les nouveaux domaines de connaissance qu’elle a rendus possibles, ainsi que ses éventuelles applications en ingénierie. Ainsi, l’optique moderne englobe une grande variété de nouveaux domaines de recherche concernant la lumière et ses applications, notamment :
- Les mécanismes laser (amplification de la lumière par émission simulée de rayonnement).
- Cellules photoélectriques , lumières LED et métamatériaux.
- L’optoélectronique , alliée à l’ informatique , et au traitement numérique des images.
- Ingénierie de l’ éclairage , avec des applications dans la photographie , le cinéma et d’autres domaines.
- L’optique quantique et l’ étude physique du photon en tant que particule lumineuse et onde lumineuse à la fois.
- Optique atmosphérique et compréhension des processus lumineux atmosphériques.
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