Основные характеристики и особенности производства оптического стекла

 

Оптическое стекло имеет абсолютно однородный состав и определенные оптические константы. Предназначено для изготовления разнообразных оптических деталей. Именно тем, что оптическое стекло однородно и имеет одинаковые физические свойства в любом направлении, оно отличается от технического. Каждый сорт оптического стекла имеет свои константы, то есть показатели преломления для каждой волны в пределах того или иного спектрального участка.


В зависимости от того, для какой детали предназначается оптическое стекло (линза), эти константы максимально тщательно выдерживаются, все технические параметры производства соблюдаются с малейшей точностью, в противном случае качество детали будет предельно низким или вовсе не соответствовать назначению.

Характеристики и показатели


Из основных характеристик оптического стекла стоит отметить:

 

  • •    показатель преломления;
  • •    дисперсия

 


Показатели преломления оптических стекол можно посмотреть в специальных каталогах, если говорить о кратком обозначении показателя преломления, то чаще всего указывают показатель преломления n D.

коэффициент дисперсии ν: ν = n D -1/(n F -n C). Исходя из этой формулы, стоит обозначить то, что чем ниже показатель ν, тем дисперсия выше. И соответственно, чем ν выше, тем дисперсия ниже. По дисперсии различают и сорта стекол. При ν более 50, тип оптического стекла именуется кронами, менее 50 — флинтами.


Кроме всего прочего все показатели таких стекол можно ужесточить. То есть, не существует стекла с показателем преломления больше 1,93 и меньше 1,45. Коэффициент дисперсии не может быть более 71 и менее 19. В случае если требуются константы, которые не укладываются в выше обозначенные рамки, применяются особые кристаллы, например, флюориты.

Просветление


Просветление оптических стекол необходимо, так как светосила разных видов стекол по характеристикам может являться не совсем точной. Основано оно явлении физической оптики — интерференции. При этом наносятся специальные диэлектрические пленки. Просветление положительно влияет на качество стекла, особенно это актуально для оптики, которая используется в фотообъективах и другой подобной технике. Также такая технология оптического стекла способствует хорошей защите от физического и механического воздействия.

Свойства и разновидности


По своим оптическим свойствам стекло обязательно должно обладать высоким уровнем прозрачности, в нем не должно быть каких-либо искусственных внутренних дефектов — пузырьков воздуха, трещин, свилей, камней и прочего. Оптическая плотность стекла (мера его прозрачности) должна быть высокой и соответствовать всем необходимым нормам.

 

Оптическое стекло может быть цветным и прозрачным. Бесцветное пользуется большей популярностью, его наиболее часто используют для производства разных оптических систем:

 

  • •    линз;
  • •    пластинок;
  • •    деталей для наблюдательных систем;
  • •    деталей для измерительных приборов.


Это далеко не весь перечень вещей, в которых может быть использовано оптическое бесцветное стекло. Для изготовления светофильтров используют цветное оптическое стекло. Чаще всего выпускается в виде заготовок и оптических деталей. Цветное стекло может быть

 

  • •    желтым;
  • •    оранжевым;
  • •    красным;
  • •    инфракрасным.

 


Особо стоит отметить оптическое кварцевое стекло. Его основной состав — кремнезем, благодаря этому материалу стекло не деформируется и не растрескивается даже при резких перепадах больших температур. Изготавливают из него сувениры, смотровые стекла, трубы и стержни. Всего различают два вида этого продукта: прозрачное и непрозрачное.

 

 

Оборудование и аппаратура из такого вида стекла имеет огромную ценность в атомной энергетике, химической промышленности, авиации, радиоэлектронике. Благодаря своим уникальным свойствам, практичности и прочности предметы, изготовленные из кварцевого стекла, заняли лидирующее место в приборостроении и строительстве космической техники.

 

 

 

Стоит отметить, что на каждый тип оптического стекла имеется свой гост.

Для каждого типа установлена определенная категория и класс, для цветного стекла и бесцветного она своя. Поэтому если необходимо приобрести качественный продукт, то обязательно следует обращать внимание и учитывать все эти характеристики и параметры. Если вы заранее определитесь для чего именно вам необходимо стекло и какого качества оно должно быть, выбрать тот или иной тип данного материала будет значительно проще.

Особенности производства


Производство такого стекла процесс непростой. Для его изготовления необходима высокая температура и специальное оборудование. Варят его в специальных емкостях при температуре минимум 1500 градусов Цельсия. Сам процесс занимает не менее суток. После варки емкости извлекаются из печи и подвергаются медленному охлаждению (7-8 дней).


После того как материал остынет, его тщательно сортируют по размерам и отправляют на доработку. Даже после этого процесс не завершается, ведь заготовки потом подвергают нагреванию (до 500 градусов) и опять медленно охлаждают. Затем полученное стекло подвергается тщательному осмотру для выявления возможных дефектов и трещин.


Окончательный этап производства — шлифование и полирование. Последний процесс занимает немалое количество времени, примерно около 3-х суток. Только после этого получается уже готовая поверхность, которая полностью готова к использованию и производству деталей.

Волновая оптика. Интерференция света 11 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Введение

 

Благодаря прошлым урокам нам известно, что свет является совокупностью прямолинейных лучей, определенным образом распространяющихся в пространстве. Однако для объяснения свойств некоторых явлений мы не можем пользоваться представлениями геометрической оптики, то есть не можем игнорировать волновые свойства света. Например, при прохождении солнечного света через стеклянную призму на экране возникает картина чередующихся цветных полос (рис. 1), которые называют спектром; при внимательном рассмотрении мыльного пузыря видна его причудливая окраска (рис. 2), постоянно меняющаяся с течением времени. Для объяснения этих и других подобных примеров мы будем использовать теорию, которая опирается на волновые свойства света, то есть волновую оптику.

 

Рис. 1. Разложение света в спектр

Рис. 2. Мыльный пузырь

На этом уроке мы рассмотрим явление, которое называется интерференцией света. С помощью этого явления ученые в XIX веке доказали, что свет имеет волновую природу, а не корпускулярную.

 

Явление интерференции. Пример сложения двух световых волн

 

 

Явление интерференции заключается в следующем: при наложении друг на друга в пространстве двух или более волн возникает устойчивая картина распределения амплитуд, при этом в некоторых точках пространства результирующая амплитуда является суммой амплитуд исходных волн, в других точках пространства результирующая амплитуда становится равной нулю. При этом на частоты и фазы исходно складывающихся волн должны быть наложены определенные ограничения.

 

Пример сложения двух световых волн

Увеличение или уменьшение амплитуды зависит от того, с какой разностью фаз две складывающиеся волны приходят в данную точку.

На рис. 3 показан случай сложения двух волн от точечных источников  и , находящихся на расстоянии  и  от точки M, в которой производят измерения амплитуды. Обе волны имеют в точке M в общем случае различные амплитуды, так как до попадания в эту точку они проходят разные пути и их фазы различаются.

Рис. 3. Сложение двух волн

На рис. 4 показано, как зависит результирующая амплитуда колебания в точке

M от того, в каких фазах приходят ее две синусоидальные волны. Когда гребни совпадают, то результирующая амплитуда максимально увеличивается. Когда гребень совпадает со впадиной, то результирующая амплитуда обнуляется. В промежуточных случаях результирующая амплитуда имеет значение между нулем и суммой амплитуд складывающихся волн (рис. 4).

Рис. 4. Сложение двух синусоидальных волн

Максимальное значение результирующей амплитуды будет наблюдаться в том случае, когда разность фаз между двумя складывающимися волнами равна нулю. То же самое должно наблюдаться, когда разность фаз равна , так как  – это период функции синуса (рис. 5).

Рис. 5. Максимальное значение результирующей амплитуды

Амплитуда колебаний в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебание в этой точке, равна целому числу длин волн или четному числу полуволн (рис. 6).


Рис. 6. Максимальная амплитуда колебаний в точке M

, где .

Амплитуда колебаний в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебание в этой точке, равна нечетному числу полуволн или полуцелому числу длин волн (рис. 7).


Рис. 7. Минимальная амплитуда колебаний в точке M

, где .

Интерференцию можно наблюдать только в случае сложения когерентных волн (рис. 8).


Рис. 8. Интерференция

Когерентные волны – это волны, которые имеют одинаковые частоты, постоянную во времени в данной точке разность фаз (рис. 9).


Рис. 9. Когерентные волны

Если волны не когерентны, то в любую точку наблюдения две волны приходят со случайной разностью фаз. Таким образом, амплитуда после сложения двух волн также будет случайной величиной, которая изменяется с течением времени, и эксперимент будет показывать отсутствие интерференционной картины.

Некогерентные волны – это волны, у которых разность фаз непрерывно меняется (рис. 10).


Рис. 10. Некогерентные волны

 

Интерференция в тонких пленках

 

 

Существует много ситуаций, когда можно наблюдать интерференцию световых лучей. Например, бензиновое пятно в луже (рис. 11), мыльный пузырь (рис. 2).

 

Рис. 11. Бензиновое пятно в луже

Пример с мыльными пузырями относится к случаю так называемой интерференции в тонких пленках. Английский ученый Томас Юнг (рис. 12) первым пришел к мысли о возможности объяснения цветов тонких пленок сложением волн, одна из которых отражается от наружной поверхности пленки, а другая – от внутренней.

Рис. 12. Томас Юнг (1773-1829)

Результат интерференции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны света. Усиление произойдет в том случае, если преломленная волна отстанет от отраженной на целое число длин волн. Если же вторая волна отстанет на половину волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света (рис. 13).


Рис. 13. Отражение световых волн от поверхностей пленки

Когерентность волн, отраженных от внешней и внутренней поверхности пленки, объясняется тем, что обе эти волны являются частями одной и той же падающей волны.

Различие в цветах соответствует тому, что свет может состоять из волн различной частоты (длины). Если свет состоит из волн с одинаковыми частотами, то он называется монохроматическим и наш глаз воспринимает его как один цвет.

Монохроматический свет (от др.-греч. μόνος – один, χρῶμα – цвет) – электромагнитная волна одной определенной и строго постоянной частоты из диапазона частот, непосредственно воспринимаемых человеческим глазом. Происхождение термина связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей физической природе электромагнитные волны видимого диапазона не отличаются от волн других диапазонов (инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и т. д.), и по отношению к ним также используют термин «монохроматический» («одноцветный»), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают. Свет, состоящий из волн с различными длинами, называется полихроматическим (свет от солнца).

Таким образом, если на тонкую пленку падает монохроматический свет, то интерференционная картина будет зависеть от угла падения (при некоторых углах волны будут усиливать друг друга, при других углах – гасить). При полихроматическом свете для наблюдения интерференционной картины удобно использовать пленку переменной толщины, при этом волны с разными длинами будут интерферировать в разных точках, и мы можем получить цветную картинку (как в мыльном пузыре).

 

Основные направления применения интерференции

 

 

Существуют специальные приборы – интерферометры (рис. 14, 15), с помощью которых можно измерять длины волн, показатели преломления различных веществ и другие характеристики.

 

Рис. 14. Интерферометр Жамена

Рис. 15. Интерферометр Физо

К примеру, в 1887 году два американских физика, Майкельсон и Морли (рис. 16), сконструировали специальный интерферометр (рис. 17), с помощью которого они собирались доказать или опровергнуть существование эфира. Этот опыт является одним из самых знаменитых экспериментов в физике.

Рис. 16. А. Майкельсон и Э. Морли

Рис. 17. Звездный интерферометр Майкельсона

Интерференцию применяют и в других областях человеческой деятельности (для оценки качества обработки поверхности, для просветления оптики, для получения высокоотражающих покрытий).

 

Задача

 

 

Условие

 

Два полупрозрачных зеркала расположены параллельно друг другу. На них перпендикулярно плоскости зеркал падает световая волна частотой  (рис. 18). Чему должно быть равно минимальное расстояние между зеркалами, чтобы наблюдался минимум интерференции проходящих лучей первого порядка?

Рис. 18. Иллюстрация к задаче

Дано:  

Найти:

Решение

Один луч пройдет сквозь оба зеркала. Другой пройдет сквозь первое зеркало, отразится от второго и первого и пройдет сквозь второе. Разность хода этих лучей составит удвоенное расстояние между зеркалами.

 

Номер минимума соответствует значению целого числа .

Длина волны равна:

,

где  – скорость света.

 

Подставим в формулу разности хода значение  и значение длины волны:

 

Ответ: .

 

Экспериментальное получение когерентных волн

 

 

Для получения когерентных световых волн при использовании обычных источников света применяют методы деления волнового фронта. При этом световая волна, испущенная каким-либо источником, делится на две или более частей, когерентных между собой.

 

1. Получение когерентных волн методом Юнга

Источником света служит ярко освещенная щель, от которой световая волна падает на две узкие щели  и  параллельные исходной щели S (рис. 19). Таким образом, щели  и  служат когерентными источниками. На экране в области BC наблюдается интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.

Рис. 19. Получение когерентных волн методом Юнга

2. Получение когерентных волн с помощью бипризмы Френеля

Данная бипризма состоит из двух одинаковых прямоугольных призм с очень малым преломляющим углом, сложенных своими основаниями. Свет от источника преломляется в обеих призмах, в результате этого за призмой распространяются лучи, как бы исходящие из мнимых источников  и  (рис. 20). Эти источники являются когерентными. Таким образом, на экране в области BC наблюдается интерференционная картина.

Рис. 20. Получение когерентных волн с помощью бипризмы Френеля

3. Получение когерентных волн с помощью разделения по оптической длине пути

Две когерентные волны создаются одним источником, но до экрана проходят разные геометрические пути длины  и  (рис. 21). При этом каждый луч идет в среде со своим абсолютным показателем преломления. Разность фаз между волнами, приходящими в точку на экране, равна следующей величине:

,

где и  – длины волн в средах, показатели преломления которых равны соответственно  и .

Рис. 21. Получение когерентных волн с помощью разделения по оптической длине пути

Произведение геометрической длины пути на абсолютный показатель преломления среды называется оптической длиной пути.

,

 – оптическая разность хода интерферирующих волн.

 

Проверка качества обработки поверхности. Просветление оптики

 

 

С помощью интерференции можно оценить качество обработки поверхности изделия с точностью до  длины волны. Для этого нужно создать тонкую клиновидную прослойку воздуха между поверхностью образца и очень гладкой эталонной пластиной. Тогда неровности поверхности до  см вызовут заметное искривление интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемых поверхностей и нижней грани (рис. 22).

 

Рис. 22. Проверка качества обработки поверхности

Множество современной фототехники использует большое количество оптических стекол (линзы, призмы и т. д.). Проходя через такие системы, световой поток испытывает многократное отражение, что пагубно влияет на качество изображения, поскольку при отражении теряется часть энергии. Чтобы избежать этого эффекта, необходимо применять специальные методы, одним из которых является метод просветления оптики.

Просветление оптики основано на явлении интерференции. На поверхность оптического стекла, например линзы, наносят тонкую пленку с показателем преломления, меньшим показателя преломления стекла.

На рис. 23 показан ход луча, падающего на поверхность раздела под небольшим углом. Для упрощения все вычисления делаем для угла, равного нулю.

Рис. 23. Просветление оптики

Разность хода световых волн 1 и 2, отраженных от верхней и нижней поверхности пленки, равна удвоенной толщине пленки:

  

Длина волны в пленке меньше длины волны в вакууме в n раз (n – показатель преломления пленки):

 

Для того чтобы волны 1 и 2 ослабляли друг друга, разность хода должна быть равна половине длины волны, то есть:

 

 

Если амплитуды обеих отраженных волн одинаковы или очень близки друг к другу, то гашение света будет полным. Чтобы добиться этого, подбирают соответствующим образом показатель преломления пленки, так как интенсивность отраженного света определяется отношением коэффициентов преломления двух сред.

 

Список литературы

  1. Мякишев Г. Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.
  2. Касьянов В. А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
  3. Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И., Физика 11. – М.: Мнемозина.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «reprint1.narod.ru» (Источник)
  2. Интернет-портал «eduspb.com» (Источник)
  3. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)
  4. Интернет-портал «toehelp.ru» (Источник)
  5. Интернет-портал «exir.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

  1. Вопросы в конце параграфа 67 (стр. 202), вопросы в конце параграфа 68 (стр. 206) – Мякишев Г. Я. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы).
  2. Где используется явление интерференции?
  3. Каково условие максимумов интерференции?
  4. В некоторую точку на экране приходит два когерентных излучения с оптической разностью хода 1,2 мкм. Длина волны этих лучей в вакууме – 600 нм. Определите, что произойдет в этой точке в результате интерференции в трех случаях: а) свет идет в воздухе; б) свет идет в воде; в) свет идет в стекле с показателем преломления 1,5.

 

Интеллектуальное просвещение

1185 Первое зарегистрированное использование ветряной мельницы в Йоркшире. Первые были затонувшего типа. Разработка изобретений
1400 Масло используется как основа для красок Искусство
1409 Основан Университет Святого Андрея в Эдинбурге Образование
1414 Первое письменное упоминание о вспышке гриппа в Европе Медицинский
1430 Первый экземпляр приводного ремня для привода двигателя Машиностроение
1434 Первая книга о перспективе написана Леоне Альберти Математика
1440 — 1449 Гутенберг и Костер изобретают печать с подвижным шрифтом Полиграфия
1452 Леонардо да Винчи родился в Италии Люди
1454 Гутенберг печатает 42-строчную Библию в Германии с помощью подвижного шрифта Полиграфия
1455 Иоганн Фуст приобретает станки Гутенберга в счет погашения долга и становится первым европейцем, начавшим печатать более чем одним цветом Полиграфия
1472 Региомонтан — первый человек, который провел научное исследование кометы (позже известной как комета Галлея) Астрономия
1473 Микеланджело расписывает потолок Сикстинской капеллы Искусство
1473 Родился Николай Коперник. Он был первым астрономом, сформулировавшим всеобъемлющую гелиоцентрическую космологию, которая сместила Землю из центра Вселенной. Астрономия
1474 Уильям Кэкстон печатает первую книгу на английском языке Полиграфия
1490 Открытие анатомического театра в Падуе Италия Медицинский
1491 Арифметический текст Каландри знакомит с алгоритмом деления в большую сторону Математика
1492 Христофор Колумб достигает Вест-Индии Исследование
1492 Пелло вводит десятичную точку Математика
1492 Первая карта глобуса Земли, сделанная Мартином Бехаймом Картография
1492 Да Винчи рисует летательный аппарат Изобретение полета
1494 В Англии построена первая бумажная фабрика, возможно, в долине Меон, Хэмпшир Полиграфия
1494 Да Винчи рисует часы с маятником Время изобретения
1494 Первая печатная книга по алгебре, основанная на Liber abaci Фибоначчи Математика
1496 Да Винчи изобретает роликовые подшипники Изобретение
1497 Коперник наблюдает и записывает затмение звезды Луной Астрономия
1498 Васко де Гама достигает Индии Разведка
1498 Венецианский печатник Петруччи изобретает способ печати нот с помощью литер Печать нот
1500 Первое появление пистолета на Западе. Да Винчи изобретает мушкет с колесным замком Invention Military
1502 Генлейн создает карманные часы с пружинным приводом, первые карманные часы Изобретение времени
1507 Картограф Waldseemuller издает 1000 копий карты, на которой впервые появляется название Америка Картография
1514 Коперник пишет свою первую версию своей гелиоцентрической теории Астрономия
1514 Знак + и — введен математиком Вандером Хёке Математика
1517 Фракасторо исследует окаменелости в пластах и ​​определяет, что они являются остатками реальных организмов, а также постулирует, что они были отложены в разное время, а не сразу после Ноева потопа. Геология
1518 Основание Королевского колледжа врачей в Лондоне Медицинский
1519 Леонардо да Винчи умер в Амбуазе во Франции Люди
1522 Катберт Танстолл публикует первую книгу по арифметике в Англии Математика
1527 Маттео Бресан, начальник Венецианского арсенала, руководил строительством парусного корабля с полным оснащением и закрытыми портами для орудий, который назывался «галеон». Морской
1530 Спички, впервые использованные в Европе Изобретение
1530 Джироламо Фракасторо выявил сыпной тиф. Медицинский
1533 Описан способ определения долготы с помощью механических часов и сравнения их с солнечным временем Морская навигация по времени
1535 Изобретение водолазных колоколов Морское изобретение
1540 Голубое стекло получают путем введения кобальта в процесс производства стекла Химия стекла
1543 Опубликована книга Коперника «Об обращениях небесных тел», в которой излагается представление о том, что Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца Астрономия
1543 Андреас Везалий опубликовал большую коллекцию дотошных анатомических рисунков, особенно выделяя системы органов. Биология
1544 «Космография», изданная в Германии, первая работа по мировой географии География
1545 Чарльз Этьенн опубликовал иллюстрации, показывающие венозную, артериальную и нервную системы. Биология
1546 Впервые постулируется идея о том, что болезни подобны семенам и передаются от человека к человеку Медицина
1546 Тихо Браге родился в Сконе, затем в Дании, а теперь в Швеции. Его вклад в астрономию был огромен. Он не только проектировал и строил инструменты, но также периодически калибровал их и проверял их точность. Люди-астрономы
1546 Слово «ископаемое» используется впервые Геология
1550 Табак впервые выращивается в Испании Ботаника
1550 Родился Джон Нейпир. Он был шотландским математиком, физиком, астрономом и астрологом Математика
1551 Современные астрономические таблицы публикуются с использованием теории Коперника Астрономия
1551 Леонард Диггес изобрел теодолит Математика Картография География
1554 Рождение Галилея Люди
1557 Открытие платины Геология
1562 Габриэль Фаллопио описал яичники и матку и соединяющие их трубы. Биология
1564 Повозка, запряженная лошадьми, представлена ​​в Англии Транспорт
1565 Картофель прибывает в Испанию Ботаника
1566 Первая сеялка в Европе Сельское хозяйство
1568 Меркатор создает спроецированную карту, которая до сих пор носит его имя Картография
1570 Изобретена камера-обскура Фотография
1571 Иоганн Кеплер — немецкий математик, астроном и астролог. Ключевая фигура научной революции 17 века, он наиболее известен своими законами движения планет Астрономия Люди
1578 Математик и трактирщик Уильям Борн проектирует подводную гребную лодку, обтянутую водонепроницаемой кожей. Дизайн никогда не строится. Морской
1582 Папа Григорий реформирует календарь, он становится григорианским Время
1583 Cesalpino, in De Plantis, классифицирует растения с семенами по количеству, положению и форме частей плода Ботаника
1583 Галилей экспериментально обнаружил, что колебания качающегося маятника занимают одинаковое количество времени независимо от их амплитуды. Физика
1586 Стевинус проводит ключевой эксперимент по гравитации, одновременно сбрасывая 2 объекта разного веса и замечая, что они ударяются о землю в одно и то же время Физика
1586 Уолтер Рэли вводит курение табака в Англию
1589 Уильям Ли изобретает вязальную машину. Инновационные ткани
1590 Янссен изобретает составной микроскоп, объединяя двойные выпуклые линзы в тубусе, производя первый телескоп. Изобретение
1590 Галилей опровергает аристотелевскую физику Физика
1591 Снежинки сначала описываются как шестигранные или шестиконечные Физика
1596 Андреас Целлариус был голландско-немецким картографом, наиболее известным благодаря своей Harmonia Macrocosmica 1660 года, крупному атласу звезд Картография Астрономия Люди
1600 Опубликован первый трактат, основанный на экспериментальной науке. Он связывает статическое электричество и описывает Землю как магнит. Уильям Гилберт «О магнетизме» Физика
1601 Тихо Браге, астроном умирает Люди астрономии
1602 Книга Тихо Браге «Введение в новую астрономию» опубликована посмертно. Астрономия
1603 Хью Платт открывает кокаин
1604 Иоганн Кеплер описывает, как глаз фокусирует свет Физика
1604 Кеплер наблюдает и описывает сверхновую Астрономия
1605 Фрэнсис Бэкон с «Прогрессом обучения» начал публикацию своих философских работ, в которых он призывал к сотрудничеству индуктивных и экспериментальных методов доказательства Народная методология
1608 Ганс Липперши изобретает телескоп Астрономия Физика
1609 Галилей построил телескоп, с помощью которого он обнаружил горы на Луне, что Млечный Путь состоит из бесчисленных звезд, четыре крупнейших спутника Юпитера, фазы Венеры и солнечные пятна. Астрономия
1611 Научное объяснение радуги Физика
1614 Джон Нейпир объясняет природу логарифмов и составляет таблицы и правила их использования Математика
1616 Лекции Уильяма Харви о кровообращении в Королевском колледже врачей Медицина
1616 Галилей предупрежден кардиналом Беллармином, что он не должен защищать учение Коперника Физика
1617 Джон Нэпьер описывает устройство для умножения, известное как палочки Нэпьера Математика
1620 Корнелиус Дреббель строит мореходную подводную лодку, вмещающую 24 человека. Проверено на Темзе. Морской
1623 Биномиальные названия, используемые для описания сначала рода, а затем рода Биология
1623 Блез Паскаль родился. Он был французским математиком, физиком, изобретателем, писателем и католическим философом. Он изобрел счетную машину Математика
1625 Джованни Доменико Кассини изучал математику и астрономию у иезуитов и стал профессором астрономии в Болонье Люди астрономии
1627 Зубр, дикий предок домашнего скота, вымирает Биология
1629 Джованни Бранка описывает паровую турбину, в которой пар направляется на лопасти колеса Изобретения
1629 Пьер де Ферма обнаружил, что уравнение f(x,y)=0 представляет собой кривую в плоскости xy. Это фундаментальный принцип аналитической геометрии Математика
1631 Нониусная шкала изобретена для точных измерений Изобретения
1633 Римско-католическая инквизиция заставляет Галилея отречься от своих коперниканской точки зрения Астрономия
1635 Роберт Гук, естествоиспытатель, изобретатель, архитектор, химик, математик, физик, инженер. Роберт Гук — один из самых забытых естествоиспытателей всех времен. Изобретатель, среди прочего, ирисовой диафрагмы в фотоаппаратах Физика Люди Химия
1639 Уильям Гаскойн открывает микрометр. Его помещают в фокус телескопа и используют для измерения углового расстояния между звездами Изобретение Астрономия
1642 Паскаль изобретает счетную машину Математика
1642 Исаак Ньютон родился в Вулсторпе Люди
1643 Торричелли создает первый барометр и тем самым первый известный науке вакуум Изобретение
1647 Денис Папен родился. Он был французским физиком, математиком и изобретателем, наиболее известным своим новаторским изобретением предшественника парового двигателя и скороварки. Изобретение Математики Люди
1650 Изобретение воздушного насоса для создания вакуума Изобретение
1652 Томас Бартолин открыл лимфатическую систему и определил ее связь с кровеносной системой. Биология
1656 Родился Эдмунд Галлей. После знаменитой встречи с Реном и Гуком он посетил Ньютона в Кембридже и, услышав о его работе по гравитации, убедил его опубликовать ее. В 1703 году он стал профессором астрономии в Оксфорде, а в 1720 году — королевским астрономом. Он вычислил орбиты нескольких комет и пришел к выводу, что орбиты 1456, 1531, 1607 и 1682 годов были периодическими возвращениями одного и того же тела. Люди-астрономы
1658 Роберт Гук изобретает пружину баланса для часов Изобретение
1658 Ян Сваммердам первым увидел и описал эритроциты Биология
1661 Роберт Бойль в «Скептическом химике» отделил химию как корпускулы, от алхимии как качеств и дал первые точные определения химического элемента, химической реакции, химического анализа, провел исследования кислот и оснований. . Химия
1662 Роберт Бойль утверждает, что в идеальном газе при постоянной температуре объем и давление изменяются обратно пропорционально Химия
1664 Исаак Ньютон открывает биномиальную теорему Математика
1665 Роберт Гук сравнивает световые волны с волнами на воде Физика
1665 Исаак Ньютон изобретает первую форму исчисления. Он также обнаруживает, что белый свет представляет собой смесь цветов, и разрабатывает свой первый закон всемирного тяготения 9.0005 Физика
1665 Гримальди в «Физико-математическом анализе света, цвета и света» обнаружил, что свет, проходящий через тонкую щель, не может быть предотвращен от распространения на дальнюю сторону, явление, которое он назвал «дифракцией» и постулировал вызвано его волнообразным движением. Физика
1665 Роберт Гук в Micrographia назвал и дал первое описание клеток Биология
1665 Кассини, пытаясь составить карту Юпитера, обнаружил Большое Красное Пятно Астрономия
1666 Продемонстрировано первое переливание крови между двумя животными (собаками) Биология
1666 Роберт Бойль в «Происхождении форм и величин» предполагает, что все состоит из атомов Химия
1668 Исаак Ньютон изобретает телескоп-рефлектор Физика
1668 Джон Уоллис первым предложил закон сохранения импульса Физика
1670 Роберт Бойль получил водород путем реакции металлов с кислотой. Физика
1676 Закон Хукса. Гук обнаружил, что растяжение пружины прямо зависит от ее натяжения Физика
1678 Эдмон Галлей вернулся с острова Святой Елены, где с помощью телескопа добавил 341 звезду в каталог южного полушария. Астрономия
1679 Дени Папен изобрел сосуд, в котором температура кипения воды повышается за счет увеличения давления пара. Физика
1679 Двоичная математика введена Лейбницем Математика
1680 Введены минутные стрелки на часах Время
1684 Рен, Гук, Галлей и Ньютон обсуждают законы движения планет. Это приводит Ньютона к тому, чтобы приступить к задаче записи своих идей в том, что впоследствии станет «Принципами» 9.0005 Физика
1686 Ньютон представляет свой первый том «Начал» Физика
1691 Роберт Бойл умер Люди
1691 Первый учебник по костям человеческого тела опубликован Clopton Havers Биология
1693 Эдмунд Галлей открыл формулу фокуса линзы Физика
1693 Родился Джон Харрисон. Он был плотником и часовщиком. Он изобрел морской хронометр Maritime Time People
1698 Томас Савери запатентовал двигатель, который создавал вакуум за счет конденсации пара. Двигатель используется для откачки воды из шахт, он известен как «Друг горняков» Изобретение Инженерное дело
1701 Джетро Талл изобретает сеялку для посева семян Изобретение Сельское хозяйство
1703 Смерть Роберта Гука Люди
1704 Опубликована книга Исаака Ньютона «Оптика» Физика
1705 Доказательство того, что звуку для распространения нужен воздух. Фрэнсис Хоксби показывает, что звук не может распространяться в вакууме Физика
1705 Посмертная лекция Гука о том, что землетрясения могут изменить лицо поверхности Земли Геология
1707 Папен модифицирует паровой насос Томаса Савери Изобретения
1709 Габриэль Даниэль Фаренгейт сконструировал спиртовой термометр Физика
1709 Абрахам Дерби представляет использование кокса для выплавки чугуна Промышленная революция
1710 Джейкоб Ле Бон изобретает трехцветную печать Изобретение Печать
1712 Флэмстид публикует первый том своего звездного каталога Астрономия
1712 Томас Ньюкомен строит первую практическую паровую машину, в которой используются как поршень, так и цилиндр Изобретение, инженерия
1714 Британский парламент создал Совет по долготе. Двумя конкурирующими методами были астрономический расчет, который означал построение положения Луны относительно известных звезд, и хронометр, который означал определение местоположения относительно известной долготы земли. Морской
1718 Мэри Уортли Монтегю рекламировала использование прививки от оспы в Турции. Медицинский
1712 Астроном Кассини умер Люди
1713 Физик Фрэнсис Хоксби умер Люди
1713 Опубликовано исправленное издание «Начал» Ньютона, содержащее знаменитую общую схолию Физика
1714 Фаренгейт строит ртутный термометр Физика
1714 Создан Британский совет долготы Морской
1715 Джон Харрисон конструирует 8-дневные часы Time Maritime
1718 Галлей открывает собственное движение неподвижных звезд, т. е. видимое движение относительно других неподвижных звезд Астрономия
1718 Мэри Уортли Монтегю рекламировала использование прививки от оспы в Турции. Медицинский
1719 Джон Флэмстид умер в Гринвиче Люди
1720 Джордж Грэм изобретает апериодический спуск для часов Изобретение времени
1721 Джордж Грэм изобретает ртутный маятник для часов Изобретение времени
1723 Сэр Кристофер Рен умер Люди
1724 Габриэль Фаренгейт описывает переохлаждение воды Физика
1730 Отто Мюллер одним из первых наблюдал бактерии и классифицировал их Биология
1730 Первая трахеотомия для лечения дифтерии Медицинская
1730 Джордж Брандт открыл кобальт. Химия
1733 Джон Кэт запатентовал свой «Летающий шаттл» Промышленная революция
1735 Джон Харрисон строит свой первый морской хронометр, известный как Number 1 Морское время
1735 «Система природы» Линнея система классификации организмов, используемая до сих пор Биология Ботаника
1736 Работа с морской солью определяет 2 соли натрия и калия Химия
1736 Джеймс Уатт родился. Он был шотландским изобретателем и инженером-механиком, чьи усовершенствования паровой машины Ньюкомена сыграли фундаментальную роль в изменениях, внесенных промышленной революцией Изобретатель промышленной революции
1737 Линней объясняет свой метод классификации и классифицирует 18 000 видов растений Ботаника
1737 Пьер Фурнье вводит систему баллов для измерения размеров шрифта Печать
1738 Шарль Данжо де Лабелье разрабатывает кессон, устройство для строительства туннелей и мостов Машиностроение
1741 Джетро Талл умер Сельское хозяйство
1742 Бенджамин Хантсман представляет тигельный процесс для расплавленной стали Промышленная революция
1742 Цельсий разработал стоградусную температурную шкалу, которая носит его имя. Физика
1742 Умер астроном Эдмунд Галлей Астрономия
1743 Кристофер Пэк рисует первую геологическую карту Картография
1744 Бенджамин Франклин изобретает печь Франклина Изобретение
1746 Процесс производства серной кислоты в свинцовой камере изобретен Джоном Робаком в Англии Химия изобретений
1746 Опубликованы эксперименты Уильяма Уотсона по изучению природы электричества Физика
1748 Джон Уилкинсон строит первую доменную печь в Билстоне, Великобритания Промышленная революция
1748 Брэдли объявил о крошечных отклонениях оси Земли, вызванных притяжением Луны. Астрономия
1749 Вон патентует радиальные шарикоподшипники для осей каретки Инвеншнс Инжиниринг
1749 Бенджамин Франклин устанавливает у себя дома громоотвод Физика
1751 Линней отвергает любую идею эволюции Биология
1751 В Лондоне открыт первый институт психического здоровья Медицинский
1751 Бенджамин Франклин описывает электричество как жидкость и различает + и — электричество. Он также показывает, что электричество может намагничивать и размагничивать железные иглы Физика
1752 Великобритания принимает григорианский календарь
1752 Бенджамин Франклин демонстрирует свой эксперимент с воздушным змеем, чтобы показать, что молния является формой электричества Физика
1754 Генри Корт строит свой первый прокатный стан в Фантли, Хэмпшир, Великобритания Промышленная революция
1757 Джон Уилкинсон патентует гидравлическую выдувную машину, использующую энергию воды для привода сильфонов Изобретения промышленной революции
1758 Вводятся Британские имперские стандарты Методология
1758 Джедедайя Струтт изобретает вязальную машину для изготовления чулок Изобретение Промышленная революция
1759 Джеймс Бриндли строит первый канал, пересекающий реку на акведуке Строительство каналов
1759 Джон Харрисон завершает сборку морского хронометра № 4 Морской
1760 Королевский ботанический сад открыт в Кью Ботаника
1761 Джон Ренни строит мост Ватерлоо Мостостроение
1762 Джеймс Брэдли завершает новый звездный каталог, измеряя положение 60 000 звезд Астрономия
1764 Джеймс Харгривз изобретает «Спиннинг Дженни» Изобретение текстиля
1765 Джон Харрисон получает приз долготы Морской
1765 Джеймс Уатт строит модель паровой машины, в которой конденсатор отделен от цилиндра Изобретения промышленной революции
1766 Мэтью Боултон основывает Лунное общество Организации
1767 Джозеф Пристли пишет «История и современное состояние электричества».
1768 Капитан Кук начинает свое первое из трех путешествий в Тихий океан Морская астрономия
1768 Эйлер предположил, что длина волны света определяет его цвет. Физика
1769 Ричард Аркрайт патентует прядильную машину Water Frame Изобретения промышленной революции
1771 Смитоновский клуб инженеров основан в Лондоне Организации
1772 Путешествие Кука объявляет, что нет большого южного континента, кроме Австралии Разведка
1772 Дэниел Резерфорд описал азот, который он назвал «остаточным воздухом». Химия
1773 Священник открыл диоксид серы, аммиак и «дефлогистированный воздух», который позже был назван кислородом Химия
1774 Джон Уилкинсон патентует высокоточный буровой станок Изобретения промышленной революции
1775 Джеймс Уатт получает патент на свою версию парового двигателя Изобретения промышленной революции
1776 Джон Уилкинсон использует паровой двигатель для создания потока воздуха в доменной печи Изобретения промышленных революций
1776 Джон Харрисон, часовщик умер Люди
1777 Бушнель изобретает торпеду Изобретения
1778 Джон Уилкинсон изобретает токарный станок Изобретения промышленной революции
1779 Лавуазье предлагает назвать кислородом часть воздуха, отвечающую за горение Химия
1779 Сэмюэл Комптон разрабатывает «Вращающегося мула» Изобретения промышленной революции
1779 Авраам Дерби строит первый железный мост в Колбрукдейл Промышленная революция
1781 Пристальное воспламенение водорода в кислороде с получением воды Химия
1781 Ричард Аркрайт строит первую фабрику Industrial Revolution Textiles
1781 Джеймс Уатт патентует способ изменения мощности парового двигателя с возвратно-поступательного движения на вращательное Изобретения промышленной революции
1782 Джеймс Уатт патентует паровой двигатель двойного действия Изобретения промышленной революции
1783 Жозеф Мишель Монгольфье и Жак Этьен Монгольфье изобрели первый практичный воздушный шар Inventions Flight
1784 Кавендиш объявляет состав воды Химия
1784 Генри Корт изобретает метод плавления коксового чугуна в кованое железо Изобретения промышленной революции
1784 Бенджамин Франклин изобретает бифокальные очки Изобретение
1784 Эндрю Мейкл изобретает молотилку Изобретение сельского хозяйства
1785 Эдмунд Картрайт изобретает ткацкий станок Изобретение Текстиль промышленной революции

Научная революция | Определение, история, ученые, изобретения и факты

Система Коперника

См. все СМИ

Дата:
с. 1400 — г. 1690
Местонахождение:
Европа
Контекст:
Реформация Ренессанс
Ключевые люди:
Роберт Бойл Тихо Браге Николай Коперник Рене Декарт Иоганн Кеплер
г.

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое научная революция?

Научная революция — период радикальных перемен в научной мысли, происходивший в 16-17 веках. Он заменил греческий взгляд на природу, господствовавший в науке почти 2000 лет. Научная революция характеризовалась упором на абстрактное мышление, количественное мышление, понимание того, как работает природа, взгляд на природу как на машину и развитие экспериментального научного метода.

Как научная революция связана с Просвещением?

Просвещение, как и научная революция, началось в Европе. Это интеллектуальное движение, возникшее в 17 и 18 веках, объединило идеи о Боге, разуме, природе и человечестве в мировоззрение, прославляющее разум. Этот акцент на разум вырос из открытий, сделанных выдающимися мыслителями, включая астрономию Николая Коперника и Галилея, философию Рене Декарта, а также физику и космологию Исаака Ньютона, многие из которых предшествовали Просвещению.

К чему привела научная революция?

Внезапное появление новой информации во время научной революции поставило под сомнение религиозные убеждения, моральные принципы и традиционные схемы природы. Это также напрягало старые институты и практики, вызывая необходимость в новых способах передачи и распространения информации. Выдающиеся инновации включали научные общества (которые были созданы для обсуждения и проверки новых открытий) и научные статьи (которые были разработаны как инструменты для понятной передачи новой информации и проверки открытий и гипотез, сделанных их авторами).

Научная революция , резкое изменение научной мысли, происходившее в 16-17 веках. Новый взгляд на природу возник во время научной революции, заменив греческий взгляд, господствовавший в науке почти 2000 лет. Наука стала автономной дисциплиной, отличной как от философии, так и от техники, и стала рассматриваться как имеющая утилитарные цели. К концу этого периода не будет преувеличением сказать, что наука заменила христианство в качестве средоточия европейской цивилизации. Из ферментов Ренессанса и Реформации возник новый взгляд на науку, повлекший за собой следующие преобразования: перевоспитание здравого смысла в пользу абстрактного рассуждения; замена качественного взгляда на природу количественным; взгляд на природу как на машину, а не как на организм; развитие экспериментального научного метода, который искал определенные ответы на некоторые ограниченные вопросы, сформулированные в рамках конкретных теорий; и принятие новых критериев объяснения, подчеркивающих «как», а не «почему», которые характеризовали аристотелевский поиск конечных причин.

Растущий поток информации, возникший в результате научной революции, сильно повлиял на старые институты и практики. Уже недостаточно было публиковать научные результаты в дорогой книге, которую мало кто мог купить; информация должна была распространяться широко и быстро. Натурфилософы должны были быть уверены в своих данных, и для этого им требовалось независимое и критическое подтверждение своих открытий. Для достижения этих целей были созданы новые средства. Возникли научные общества, начавшиеся в Италии в первые годы 17 века и достигшие кульминации в двух великих национальных научных обществах, отметивших зенит научной революции: Лондонское Королевское общество по совершенствованию естественных знаний, созданное королевской хартией в 1662 г. , и Академия наук в Париже, основанная в 1666 году. В этих и подобных им обществах по всему миру естествоиспытатели могли собираться для изучения, обсуждения и критики новых открытий и старых теорий. Чтобы обеспечить прочную основу для этих дискуссий, общества начали публиковать научные статьи. Старая практика сокрытия новых открытий за частным жаргоном, малопонятным языком или даже анаграммами постепенно уступила место идеалу всеобщей понятности. Были разработаны новые каноны сообщения, чтобы эксперименты и открытия могли быть воспроизведены другими. Это требовало новой точности в языке и готовности делиться экспериментальными или наблюдательными методами. Неспособность других воспроизвести результаты вызвала серьезные сомнения в первоначальных отчетах. Так были созданы инструменты для массированного штурма тайн природы.

г.

В астрономии началась научная революция. Хотя ранее обсуждалась возможность движения Земли, польский астроном Николай Коперник был первым, кто предложил всеобъемлющую гелиоцентрическую теорию, равную по объему и предсказательной способности геоцентрической системе Птолемея. Руководствуясь желанием удовлетворить изречение Платона, Коперник был вынужден ниспровергнуть традиционную астрономию из-за предполагаемого нарушения ею принципа равномерного кругового движения и отсутствия в ней единства и гармонии как системы мира. Опираясь практически на те же данные, которыми располагал Птолемей, Коперник перевернул мир наизнанку, поставив Солнце в центр и приведя в движение Землю вокруг него. Теория Коперника, опубликованная в 1543 г., обладала качественной простотой, которой не хватало птолемеевской астрономии. Однако для достижения сопоставимого уровня количественной точности новая система стала такой же сложной, как и старая. Возможно, самый революционный аспект коперниканской астрономии заключался в отношении Коперника к реальности своей теории. В отличие от инструментализма Платона Коперник утверждал, что для того, чтобы астрономия была удовлетворительной, она должна описывать реальную физическую систему мира.

г.

Восприятие коперниканской астрономии означало победу проникновением. К тому времени, когда в церкви и в других местах развилась широкомасштабная оппозиция этой теории, большинство лучших профессиональных астрономов сочли тот или иной аспект новой системы незаменимым. Книга Коперника De Revolutionibus orbium coelestium libri VI («Шесть книг о вращении небесных сфер»), опубликованная в 1543 году, стала стандартным справочником по продвинутым проблемам астрономических исследований, особенно по математическим методам. Таким образом, астрономы-математики широко читали его, несмотря на его центральную космологическую гипотезу, которая широко игнорировалась. В 1551 году немецкий астроном Эразм Рейнхольд опубликовал г. Tabulae prutenicae («Прутенические таблицы»), рассчитанные методом Коперника. Таблицы были более точными и современными, чем их предшественники 13-го века, и стали незаменимыми как для астрономов, так и для астрологов.

Викторина «Британника»

История: правда или вымысел?

В 16 веке датский астроном Тихо Браге, отвергший обе системы Птолемея и Коперника, был ответственен за серьезные изменения в наблюдениях, невольно предоставив данные, которые в конечном итоге решили аргумент в пользу новой астрономии. Используя более крупные, более стабильные и лучше откалиброванные инструменты, он регулярно проводил наблюдения в течение длительных периодов времени, тем самым получая непрерывность наблюдений, которые были точными для планет с точностью до одной угловой минуты, что в несколько раз лучше, чем любое предыдущее наблюдение. Несколько наблюдений Тихо противоречили системе Аристотеля: новая, появившаяся в 1572 г., не имела параллакса (это означало, что она находилась на очень большом расстоянии) и, таким образом, не принадлежала к подлунной сфере и, следовательно, противоречила аристотелевскому утверждению о неизменности небес; точно так же последовательность комет, казалось, свободно перемещалась через область, которая, как предполагалось, была заполнена твердыми кристаллическими сферами. Тихо разработал свою собственную мировую систему — модификацию системы Гераклида — чтобы избежать различных нежелательных следствий систем Птолемея и Коперника.

г.

В начале XVII века немецкий астроном Иоганн Кеплер поставил гипотезу Коперника на прочную астрономическую основу. Обратившись к новой астрономии в студенческие годы и глубоко движимый неопифагорейским желанием найти математические принципы порядка и гармонии, в соответствии с которыми Бог построил мир, Кеплер провел свою жизнь в поисках простых математических соотношений, описывающих движение планет. Его кропотливые поиски реального порядка во Вселенной вынудили его в конце концов отказаться от платоновского идеала равномерного кругового движения в поисках физической основы движения небес.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Узнайте, как Иоганн Кеплер бросил вызов коперниковской системе движения планет

Посмотреть все видео к этой статье

В 1609 году Кеплер объявил два новых планетарных закона, выведенных из данных Тихо: (1) планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, в одном фокусе эллипс занят Солнцем; и (2) планета движется по своей орбите таким образом, что линия, проведенная от планеты к Солнцу, всегда заметает равные площади за равные промежутки времени. Этими двумя законами Кеплер отказался от равномерного кругового движения планет по их сферам, тем самым поставив фундаментальный физический вопрос о том, что удерживает планеты на их орбитах. Он попытался дать физическую основу для движения планет с помощью силы, аналогичной магнитной силе, качественные свойства которой были недавно описаны в Англии Уильямом Гилбертом в его влиятельном трактате 9. 1874 De Magnete, Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure (1600; «О магните, магнитных телах и великом магните Земли»). Было объявлено о предстоящем слиянии астрономии и физики. В 1618 году Кеплер сформулировал свой третий закон, который был одним из многих законов, касающихся гармонии движения планет: (3) квадрат периода, в течение которого планета обращается вокруг Солнца, пропорционален кубу ее среднего расстояния от Солнца. .

Сильный удар по традиционной космологии нанес Галилео Галилей, который в начале XVII века использовал телескоп, недавнее изобретение голландских шлифовщиков линз, чтобы смотреть в небо. В 1610 году Галилей объявил о наблюдениях, противоречащих многим традиционным космологическим предположениям. Он заметил, что Луна — это не гладкая полированная поверхность, как утверждал Аристотель, а зубчатая и гористая. Земной свет на Луне показал, что Земля, как и другие планеты, сияет отраженным светом. Как и у Земли, у Юпитера были спутники; следовательно, Земля была понижена в должности с ее уникального положения.