പ്രകാശശാസ്ത്രം

പ്രകാശത്തിന്റെ സ്വഭാവസവിശേഷതകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്ത്രശാഖയാണ്‌ പ്രകാശശാസ്ത്രം അഥവാ പ്രകാശികം (Optics). പ്രകാശത്തിന്റെ ദ്രവ്യവുമായുള്ള പ്രവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനവും പ്രകാശിക ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണവുമെല്ലാം ഈ ശാഖയുടെ ഭാഗമായി വരുന്നു. ദൃശ്യപ്രകാശവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പഠനങ്ങളാണ്‌ സാധാരണയായി പ്രകാശശാസ്ത്രം നടത്തുന്നതെങ്കിലും അൾട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങൾ, ഇൻഫ്രാറെഡ് കിരണങ്ങൾ, വിദ്യുത്കാന്തിക വർണ്ണരാജിയിലെ മറ്റു ഭാഗങ്ങൾ എന്നിവയും ഉൾപ്പെടുന്നു.

ഉദാത്ത വിദ്യുത്കാന്തികതയുപയോഗിച്ച് പ്രകാശത്തിന്റെ മിക്ക സ്വഭാവങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കാം. എന്നിരുന്നാലും വിദ്യുത്കാന്തികതയുപയോഗിച്ചുള്ള പൂർണ്ണമായ വിശകലനം നിത്യജീവിതത്തിലെ മിക്ക ഉപയോഗങ്ങളിലും കഠിനവും അപ്രായോഗികവുമാണ്‌. ഇക്കാരണത്താൽ പ്രായോഗികമായി, കൂടുതൽ സരളമായ മാതൃകകളാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുക. ജ്യാമിതീയ പ്രകാശശാസ്ത്രം പ്രകാശത്തെ നേർരേഖയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന രശ്മികളായി കണക്കാക്കുന്നു. ഇവ പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുമ്പോഴും ഒരു മാധ്യമത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുമ്പോഴും വളയുന്നു. ജ്യാമിതീയ പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിന്‌ വിശദീകരിക്കാനാകാത്ത തരംഗസ്വഭാവങ്ങളായ വിഭംഗനം, വ്യതികരണം മുതലായവയെക്കൂടി ഉൾക്കൊള്ളുന്ന കൂടുതൽ വിപുലമായ മാതൃകയാണ്‌ ഭൗതിക പ്രകാശശാസ്ത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ജ്യാമിതീയ പ്രകാശശാസ്ത്രശാഖയുടെ വികസനത്തിനു ശേഷമാണ്‌ തരംഗമാതൃക വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്. പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടിൽ വിദ്യുത്കാന്തികതയെക്കുറിച്ചു നടന്ന പഠനങ്ങൾ പ്രകാശതരംഗങ്ങൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ വിദ്യുത്കാന്തികതരംഗങ്ങളാണെന്ന കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്‌ കാരണമായി

ചില പ്രകാശപ്രതിഭാസങ്ങൾ പ്രകാശത്തിന്‌ കണികാസ്വഭാവവും തരംഗസ്വഭാവവും ഉണ്ട് എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇവയുടെ വിശദീകരണത്തിന്‌ ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം ആവശ്യമാണ്‌. കണികാസ്വഭാവം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ പ്രകാശത്തെ ഫോട്ടോണുകളാൽ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടതായി കണക്കാക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തെ പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ്‌ ക്വാണ്ടം പ്രകാശശാസ്ത്രം.

ജ്യോതിശാസ്ത്രം, എഞ്ചിനിയറിംഗ്, ഫോട്ടോഗ്രാഫി, വൈദ്യശാസ്ത്രം മുതലായ ശാഖകളിൽ പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിന്‌ പ്രധാനപ്പെട്ട ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട്. ദർപ്പണങ്ങൾ, കാചങ്ങൾ, ദൂരദർശിനികൾ, സൂക്ഷ്മദർശിനികൾ, ലേസർ മുതലായ ഉപകരണങ്ങളിൽ പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിനെ പ്രയോഗവത്കരണം കാണാം

ചരിത്രം

പുരാതന ഈജിപ്തിലേയും മേസോപോടോമിയിലെയും ലെന്സുകളുടെ വികാസമാണ് പ്രകാശശാസ്ത്രത്തിന്റെ തുടക്കമായി കണക്കാക്കുന്നത്. അറിയപ്പെടുന്നതിൽ ഏറ്റവും പുരാതനമായ ലെൻസുകൾ അസ്സീറിയൻ ലെൻസുകളാണ്. 700 ബി സി യിലാണ് ഇതിന്റെ നിർമ്മാണം എന്ന് കണക്കാക്കുന്നു. പുരാതന റോമൻകാരും ഗ്രീക്കുകാരും സ്ഫടികഗോളങ്ങളിൽ വെള്ളം നിറച്ചാണ് ലെൻസുകൾ നിർമിച്ചിരുന്നത്. ഇത്തരം പ്രായോഗിക തലത്തിലുള്ള മുന്നേറ്റങ്ങൾ ഗ്രീക്കിലും ഇന്ത്യയിലും സൈദ്ധാതിക തലത്തിലുള്ള മുന്നേറ്റങ്ങൾക്ക് വഴി തെളിച്ചു.

വസ്തുക്കളുടെ ദർശനത്തെ പറ്റിയുള്ള ഗ്രീക്ക് തത്ത്വചിന്ത പരസ്പരം എതിർക്കുന്ന രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങളിലേക്ക് വഴിമാറി. ഒന്ന് ഇന്ട്രോമിഷൻ തിയറി എന്നും രണ്ടാമത്തേത് എമിഷൻ തിയറി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. വസ്തുക്കൾ വിടുന്ന അവയുടെ പകർപ്പുകൾ നേത്രങ്ങൾ പിടിച്ചെടുക്കുന്നതാണ് ദർശനം എന്നതാണ് ഇന്ട്രോമിഷൻ. ഡെമോക്രിറ്റസ്, എപ്പിക്ക്യൂറസ്, അരിസ്റ്റോട്ടിൽ അവരുടെ അനുയായികളെ ഉൾപ്പെടെ പലരും ഇതിന്റെ പ്രചാരകരായിരുന്നു.

പ്ലേറ്റോ ആദ്യം അവതരിപ്പിച്ച എമിഷൻ സിദ്ധാന്തത്തിൽ കണ്ണു പുറത്തുവിടുന്ന രശ്മികളാണ് കാഴ്ചയ്ക്കു കാരണം എന്ന് പറയുകയുണ്ടായി. ചില നൂറ്റാണ്ടുകൾക്കു ശേഷം, യൂക്ലിഡ് പ്ലേറ്റൊയുടെ എമിഷൻ തിയറിയെ ആധാരമാക്കി പ്രകാശശാസ്ത്രത്തെ ജ്യാമിതിയുമായി കൂട്ടിയിണക്കി ജ്യാമിതീയ പ്രകാശശാസ്ത്രം സൃഷ്ട്ടിച്ചു.