Giáo trình vật lý quang học

GIÁO TRÌNH VẬT LÝ

QUANG HỌC

Lịch sử Quanghọc -
Phần 1
Quanghọc là ngành khoahọc vậtlí nghiên cứu nguồn gốc và sự truyền của
ánh sáng, cách thứcnó biến đổi,nhữnghiệuứng mà nó gây ra, và những hiện
tượng khác đicùngvới nó. Cóhai ngành quanghọc. Ngành quang lí nghiêncứubản
chất vàcác tínhchấtcủa ánh sáng. Ngànhquanghình học khảo sát các nguyên lí
chi phối các tínhchấttạo ảnhcủa thấu kính, của gương,và các dụng cụ khác,thí dụ
như các bộ xử lí dữ liệu quang học.
Thấu kính Layard
Tài liệu “Lịch sử Quanghọc”này trình bày sơ nétnhững sự kiện và những
pháttriển quan trọngtrongngành quang họctừ thời tiền sử cho đến đầu thế kỉ
thứ 21. Nó cũngđề cập tới những phát triển có liên quan trongnhững lĩnhvực
khác (thí dụ như sự phát triển củamáy tính điệntử) vàcác cộtmốc có liên quan
trong thế giới quan củanhân loại.

Từ thời tiền sử đến năm 999 sau Công nguyên
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Những trải nghiệm sớmnhấtcủa loài người với ánh sáng và quanghọclà
thuộcvề thế giới tự nhiên:ánh sáng mặt trời, lửa, và cáctínhchất phản xạ và khúc
xạ (bẻ cong ánh sáng) của nước, các tinh thể, và mộtsố chất kháccó mặt trongtự
nhiên.Lửa là một trongnhững công cụ sớm nhất được tổ tiên của loài người hiện
đại sử dụng, có lẽ từ cách naykhoảng 1,4triệu năm, nhưng có khả năng nó không
được sử dụng để thắpsáng vào banđêm chođến cách nay 500.000năm. Hồi
15.000 năm về trước, loài người đã đốt chấtbéo vàdầu trongcác loại đèn để thắp
sáng bóng đêm, đó là nhữngdụngcụ nhân tạo đầu tiêndùng để tạo raánh sáng.
Đèn đốt dầu nguyên thủy làm từ vỏ động vật
Các kết quả khảo cổ từ những văn minh sơ khai,do AustenLayardthựchiện
hồi thế kỉ 19, cho thấy vào năm 3000trướcCông nguyên, loài người ở TrungĐông,
châu Phi,và châu Á đã ngày mộtquantâmhơn đến các hiện tượngquanghọc và đã
sử dụng chúng cho nhiềumụcđích khác nhau.Bóngcủa vật đã được sử dụng để
giảitrí trên sân khấu. Các kim loại và tinhthể đượccải tạovà địnhhìnhđể khai
thác các tính chất phảnxạ và khúcxạ của chúngdùng làm đồ trangtrí và trang sức.
Việc phát minhra thủy tinh vào khoảng thờigian này có lẽ đã được tiếp sức bởi
những tính chất quangnổi bật của nó. Những đồ tạo tác cổ nhất bằng thủytinh là
những chuỗihạt thủy tinh dĩ nhiên dùnglàm đồ trang sức.
Vào năm300trước Côngnguyên, cácvị học giả người Hi Lạp bắt đầu nghiên
cứu và thưởng ngoạncác hiện tượng quanghọc một cách nghiêm túc, họ đề xuất
các lí thuyết giải thích sự nhìn, màu sắc, ánh sáng, và các hiện tượng thiên văn.
Nhiều lí thuyếttrong số đó hóa ra là không đúng, nhưng chúngthật sự đã khai sinh
ra ngànhquanghọc. Người ta tinrằng Plato là ngườiđầu tiên trìnhbày rõ ràng lí
thuyết phát xạ của sự nhìn.Lí thuyết này đã chiếm ưu thế cho đến thiên niên kỉ thứ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
hai sau Công nguyên. Nó cho rằng mắtngười chiếu racác tiasáng, kiểu như đèn
flash, rọisángcác vật ở phía trước mắt. Khi có cái gìđó chặn mất “tia mắt”, thì kết
quả là bóngtối.

Ở phương tây, Euclidxứ Alexandriađã thực hiện nhữngquan sátđầu tiên
được ghinhận lại về quanghọc và ánh sáng.Ông đã viếtmột nghiên cứu có chiều
sâu về hiệntượng ánhsángnhìn thấy trong tácphẩm Optica của mình,trongđó
ông nêu rõ định luật phản xạ ánh sáng từ các bề mặt nhẵn.Aristotle còn nghiên
cứu bản chất của sự nhìn, nhưng ông không tán thànhvới líthuyết các tiaphát ra
từ mắt. Cũngtrong khoảng thời giannày, nhà toán học vĩ đại người Sicily,
Archimedes, đã nghiên cứu sự phản xạ vàkhúc xạ, nhưng tác phẩm củaông đã bị
thiêuhủy khi người La Mã đánhbại Syracuse.
Ý tưởng về buồng tối, tiềnthân củacamera,có khả năngnhất là phátsinh ở
Hi Lạp cổ đại.Về cơ bản nó là cửa sập trongđó ánh sáng có thể xuyênqua một cái
lỗ nhỏ và chiếu vào một căn phònghay mộtcái hộp tối, nói chung không có sự hỗ
trợ của thấu kính. Trong hàngtrăm năm trời, các nhà khoa học đã sử dụng buồng
tối đó để quansátnhật thực mà không gây hại cho mắt họ, và nóvẫn được các nhà
khoa họcnghiệp dư và công chúng sử dụngcho mụcđích đó trong thời đại ngày
nay.
NgườiLa Mã ít có sự tiến bộ về quang học, mặc dù Seneca,một vị gia sư và là
bạn thân củaHoàngđế La MãNero,đã để ýđếntác dụngphóng to ảnhcủa các chất
lỏng đựng trongbìnhtrongsuốt.Theo sử sách thì Nerođã từng sử dụng một thấu
kính ngọc lục nhẵn để quan sát các đấu sĩ đangchiến đấu.
Trongthế kỉ thứ haisau Côngnguyên, Ptolemy, mộtnhà thiên văn học ở xứ
Alexandria, Ai Cập, đã nghiên cứu và viết lách về nhiều chủ đề khoahọc. Đángchú
ý nhất là sự phát triển của ôngvề thuyết địatâm của hệ mặt trời, lí thuyết thắng
thế trong hơnmột nghìn năm sauđó.Ôngđã cho in năm cuốn sách về quang học,
nhưng chỉ có một quyển còn lưu lại đến thời hiện đại. Loạt sách này dành riêngcho
nghiêncứu màu sắc, sự phảnxạ, khúc xạ, và cácgương có hình dạng khác nhau.
Việc thiết lập líthuyết bằng thínghiệm, thường được hậu thuẫn bởiviệc xây dựng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
các thiết bị đặc biệt, làđặc điểm nổi trội nhất của tác phẩm Quang học của
Ptolemy.
Trướcnăm 1000sauCôngnguyên, lịch sử còn chứng kiếnmột số tiến bộ

quanghọc khác nữa. Vị học giả người Arbabtên là Abu Ali HasanIbn al-Haitham
đã thực hiệnnghiên cứu nghiêm túcđầu tiên về các thấu kính ở Basra(Iraq).Ông
đã nghiên cứu sự khúc xạ ở các thấu kính, bác bỏ định luật khúcxạ của Ptolemy, và
còn tiến hành nghiêncứu về sự phản xạ từ gương cầu và gươngparabol. Các tác
phẩm củaônglà nhữngtác phẩmđầu tiên giải thích sự nhìn mộtcách đúng đắn, là
một hiện tượngánhsáng đivào mắt, chứ không phải các tia sáng domắtphátra.
Từ thời tiền sử đến năm 999 sau Công nguyên
1,4 triệu
năm tCN
Bằng chứng sớm nhất cho việc sử dụng lửa có
điều khiển của người tiền sử.
12 000
năm tCN
Những ngọn đèn đốt dầu đầu tiên.
3 000
năm tCN
Các nền vănhóa TrungĐông và Châu Ábắt đầu
nghiêncứu ánhsángvà bóng đổ và có khả năng khai
thác các tính chất của chúng để giải trí. Các nền văn
minh châu Á đã sảnxuất và sử dụng gương.
900 –
600 tCN
NgườiBabylonchế tạo thấu kínhlồi từ các tinh
thể, nhưng vì chúng cóchất lượng phóng tokhông tốt,
cho nên có lẽ chủ yếu chúng được sử dụng làm đồ trang
trí hoặcvì hiếu kì.
423 tCN Tác gia người Hi Lạp Aristophanesviếtmột vở hài
kịch, Các đámmây, trong đó một nhânvật sử dụng một
vậtlàm phảnxạ và tập trungcáctia sángmặt trời, làm
tan chảy một tờ giấynợ ghi trên miếng sáp.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
400 –
300 tCN
Các họcgiả Hi Lạp tranhluận về ánh sáng và
quanghọc:
Plato đề xuất rằng linhhồn là nguồn gốc củasự
nhìn, với cáctia sángphát ratừ mắt và rọi sáng các vật.
Democritusthực hiệnnỗ lực đầu tiên nhằm giải
thích sự cảmnhận và màu sắc theo hình dạng, kích
thước,và “độ gồ ghề” của các nguyên tử.
Euclidcôngbố quyểnOptica, trongđó ông trình
bày địnhluậtphản xạ vàphát biểu rằng ánhsáng truyền
đi theođường thẳng.
Aristotletranh luận về sự cảmnhận màu sắc,
nhưng ôngkhông chấp nhậnlí thuyết về sự nhìn của
con người dướidạngcác tiasáng phát ratừ mắt.
280 tCN NgườiAi Cập hoàn thành công trình xây dựng
ngọnhải đăngđầu tiên của thế giới, ngọn Pharosthành
Alexandria, một trongbảy kì quancủathế giới và là
nguyênmẫu của mọi ngọnhải đăng saunày.
250
tCN – 100sCN
Có lẽ ngườiTrung Quốc làngười đầu tiên sử dụng
các thấu kínhquangvà trườnghợp đầu tiên sử dụng
thấukính sửatật củamắt đượcghi nhận xảy ratrong
khoảng thời giannày.Đạosĩ Shao Ong phát minhra
“kịch bóng”,trongđó bóng của cáccon rối chiếu đổ lên
trên các màn ảnh mỏng.Vở kịch bóng La Mã đầu tiên do
nhà thơ vànhà tự nhiên học Lucretiussángtácvào
khoảng năm 65 tCN.

Nhà triết học LaMãSeneca mô tả sự phóngđại
của cácvật nhìnqua các quả cầu trong suốtchứa đầy
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
nước.
Nero Claudius Caesar, Hoàng đế La Mã, sử dụng
một viên ngọc lục bảo mài nhẵn mặtđể khắc phụctật
cận thị của ông và quan sátcác đấusĩ đang chiếnđấu.
Các khai quật saunày ở Pompeii và Herculaneumthu
lượm được mộtsố thấu kínhtinh thể thủy tinh của thời
kì này.
Hero (Alexandria)xuất bản một tác phẩmmang
tựa đề Catoptrica (Sự phản xạ) và chứng minhrằng góc
phản xạ bằngvới góc tới.
100 –
950
Claudius Ptolemy (Alexandria) làngười đầutiên,
theo sử liệu, thu thậpvà công bố dữ liệu thực nghiệm về
quanghọc.Ông quảng bá quanđiểm cho rằng sự nhìn
phátsinh từ mắt vàMặt trời quay xungquanh trái đất.
Nhà khoahọc ngườiTrung Quốc TingHuankhám
phá ra sự chuyển độngbiểu kiến nhìn qua các dòng đối
lưu củakhôngkhí nóng do một ngọn đèn tạo ravào
khoảng năm 180,và nhà vậtlí người HiLạpGalen bắt
đầu nghiên cứu sự nhìn hai mắt trong cùngkhoảng thời
gian này.
Năm 525,vị học giả và nhàtoán họcngười La Mã,
AnicusBoethius,cố gắng xác định tốcđộ của ánh sáng,
nhưng ôngđã bị chém đầuvì nhữngnỗ lực của ôngbị
kết ánphản quốc và mathuật.
Nhà giả kimthuật người ArbabGerberquansát

tác dụnglàm đen của ánh sángđối với bạc nitratevào
khoảng năm 750.Trong200 năm tiếp sau đó,các nhà
khoa họcArabvà TrungQuốc đều quansát nhật nguyệt
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
thực qua hiệu ứng buồng tối.Vào thế kỉ thứ 10,YuChao
Lungđã cho xây những ngọn tháp nhỏ để quan sát ảnh
qualỗ nhỏ chiếu lên trênmột màn hứng, chứng minhsự
phân kìcủa chùm tia sáng saukhi đi qua một lỗ nhỏ.
999 Alhazen, còn gọi là Abu AliHasan Ibn al-Haitham
(Iraqngày nay), sử dụng gươngcầu và gương parabol
để nghiên cứuquang saicầu và manglại lời giải thích
chínhxác đầutiên của sự nhìn – mắt cảmnhận ánh
sáng,chứ không phát ra ánh sáng. Alhazen còn nghiên
cứu sự phóng đại thu được từ sự khúcxạ khí quyển và
viết về sự giải phẫu củamắt người vàmô tả thấu kính
tạo ra ảnh như thế nào trên võng mạc trong tác phẩm
quanghọc nổi tiếngcủa ông, "Opticae Thesaurus" (Từ
điển Quanghọc), sự đóng góp thật sự đầu tiên của
ngành quang học trongthiên niên kỉ thứ nhất. Ôngđã sử
dụnghiệu ứng buồngtối trongnghiên cứu nhật nguyệt
thực,và để ý rằng ảnh sẽ xuất hiện rõ ràng hơnkhikích
thướclỗ nhỏ hơn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Lịch sử Quanghọc -
Phần 2
1000-1599
Trongnhững năm đầucủa thiên niên kỉ thứ hai,nền khoa học Arabnphát
triển nhanh chóng, đặc biệt làcác nghiên cứuvề thiên văn học, quang học và sự
nhìn. Các nghiêncứu quanghọc củangười TrungQuốc cũng nổi bật trong một thời
gian ngắn khi họ làmthí nghiệm với các thấu kính, gương,và bóng đổ, nhưng sau

những năm 1200thìbị đìnhtrệ.
Đá đọc sách thế kỉ thứ 13
Ở châu Âu trungđại, các họcgiả trung thành tuyệtđối với nhữnglời giáo
huấn củacác nhà triết học Hi Lạp cổ đại, đặc biệt là Aristotle,vàgiáo huấn của Nhà
thờ Thiên chúa giáo. Khoa học được xemlà một quá trình chỉ đòi hỏi sự quan sát
thế giới tự nhiên giảithích bằng tư tưởng duylí vàthần học chínhxác. Thực
nghiệmkhôngđượcxem là cần thiết để tìm hiểuthế giới hoạt độngnhư thế nào, ít
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
nhất chẳng phảilà mộtthế giới được xem lànằm tại trungtâm của một vũ trụ bất
biến.
Tuy nhiên, khoảng thờigian 600năm nàythật sự đã chứng kiếnnhững đột
phá quantrọng trong khoahọcvà ngành quang học. Quanđiểm Hi Lạp chorằng
mắtngười phátra các tiasáng cuối cùng đã bị bác bỏ và mắt người được hiểu
chínhxác là bộ phận cảm thụ ánh sáng. Những thấu kính phóng đại đầutiên hoạt
độngthật sự được chế tạo vào những năm1200,và vào những năm1400thì các
thấu kínhđã được dùng làm kính đọc sách.Người Trung Quốc đã chế tạokính đeo
mắtvới thấu kính màu còn sớm hơn nữa, nhưng hiểnnhiên nhữngdụngcụ này
được dùng với mục đíchtrangsức,chứ không phải khắcphục tậtnhìn củamắt.
Vào năm1600,các thấu kínhchấtlượng cao đã được chế tạo vàdùngđể sản xuất
những chiếc kínhhiển vi và kính thiên văn đầu tiên.
Vào nửasau của những năm 1200, khinềnkhoa học Arab vàTrungHoa
đang lụi tàn,thì châu Âu bắtđầuthoát dầnkhỏi Thời kì Tăm tối của mình.Robert
Grosseteste,một giámmục vàlà họcgiả người Anh, đã giớithiệubản dịch Latin
của cáctác phẩm triết học vàkhoa học Hi lạp và Arabvới người châu Âutrung cổ.
Đángchú ý là ông đã đề xuất rằngmột líthuyết chỉ có thể xác thực bằngcáchkiểm
tra cactiên đoánthựcnghiệm củanó – một sự chệch hướngthật sự khỏi triết học
Aristotlevà là sự khởi đầu của phươngpháp khoa học ở châu Âu. Người họctrò
của ông, RogerBacon,tiếp tục sự ủng hộ thực nghiệm củaông và đã cố gắng thuyết
phục Giáo hội đưa phương pháp thực nghiệmvào hệ thống giáo dục, nhưngkhông
thành công.

Kínhhiển vi ghép Janssen (khoảng cuối những năm 1500)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Những năm 1400và1500 chứng kiếnsự bắt đầu kết thúc thế giớiquan
Ptolemy, quanniệm xemtrái đất làtrung tâm của vũ trụ, vớimặt trời, các ngôi sao,
và các hành tinh quay tròn xungquanhnó. Các nhà khoahọc đã và đangthực hiện
các quansát thế giới của riêng họ và một số người, như Nicolascopernicus, bắt
đầu tin rằng líthuyết Ptolemy không thể giải thích các quansát của họ. Vào năm
ông quađời, 1543, copernicus đã choxuất bản một bộ tácphẩm giải thích lí thuyết
nhật tâm củaông, đặt trái đấtvà các hành tinh khác trong quỹ đạo xungquanh Mặt
trời. Động thái nàyđã khai sinhra Cuộc cách mạng Khoahọc, nhưng mất đến150
năm sauthì thế giới quan mới đó mới hoàntoàn được chấp nhận.
Năm 1572,nhàthiênvăn TychoBraheđã quan sát một saosiêu mới trong
chòm saoCassiopeia.Việc nhìn thấy một “ngôi saomới”đột ngột xuất hiệntrên
bầu trời,sángdần lên, sau đó mờ dần đi khỏi tầm nhìn tronghơn 18 tháng, đã gây
cảm hứng nhưngkhó hiểu đối với nhà thiên văn học.Ông và những người khác bắt
đầu nghi vấnquan niệm Aristotlevề mộtvũ trụ hoàn hảo và bất biến.
1000 đến 1599
1000-
1199
Nhàtriết học và nhà vật líHồi giáo người Iran Ibn
Sina (tên LatinlàAvicenna) nêu lí thuyếtrằng nếu sự cảm
nhận ánh sáng là do sự phát xạ từ một nguồn sáng nào đó,
thì tốc độ ánh sángphải là hữuhạn.
Nhàtriết học, luật gia, vàbác sĩ người TâyBan Nha
gốcArab IbnRushd(tên Latinlà Averroës), viết các sách
nói về nhiều lĩnh vựcquanghọc,từ thiên văn học đếntôn
giáo, tích hợp truyền thống Hồi giáo với tư tưởng HiLạp cổ
đại. Trong hàng thế kỉ, cácbài tóm lược và chúgiải của ông
về các tácphẩm của Aristotlevà cuốn Republic củaPlato có
sức ảnh hưởng mạnhđối với thế giới Hồi giáo lẫnchâu Âu.

Nhàtriết học TrungQuốc ShenKuaviết quyểnMeng
ch'i pi t'an (MộngHồ Luận), trong đó ôngtrình bày về
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
gươnglõmvà các tiêu điểm. Ônglưu ý rằng ảnhphản xạ
trong một gương lõm bị lộn ngược, và mô tả hiệu ứng
buồngtối. Người ta còn kể lại rằng ôngđã cho xây dựng
một quả cầu thiên thể và đồng hồ mặt trời bằngthiếc.
1200-
1250
RobertGrosseteste, một giám mục và là một học giả
người Anh, giới thiệu bản dịch các tác phẩmtriết học và
khoa học Hi Lạp và ArabvớichâuÂu trung cổ. Ôngtheo
đuổicác nghiên cứu về hình học, quang học và thiên văn
học, làm thí nghiệm với cácgươngvà thấukính, chế tạo
một thấu kính thô sơ nhữngcó độ phóng đại thật sự. Ông
đề xuất rằng một lí thuyếtchỉ có thể được xác thực bằng
cách kiểm tra các hệ quả của nó với phương pháp thực
nghiệm, mộtsự chệch hướng đáng kể khỏi trườngphái
triết học Aristotlevà là sự khởiđầu của phươngpháp khoa
học ở thế giới phương Tây.Trong các tác phẩmcủa ôngvề
thiên vănhọc, ông khẳng định Dải Ngân hà là sự tập hợp
củaánh sáng phát ra từ nhiều ngôi saonhỏ, ở gần nhau.
Các học giả người Trung QuốcChiangKhuei và Fang
Chhengđề cập tới sự tươngtác giữa chuyển độngvà sự
chiếusángtrong tác phẩm thơ ca của họ, Meng Liang Lu,
nhưngsự húng thứ của ngườiTrung Quốc với quang học và
cơ sở vật lí của ánh sáng và màu sắcbị lu mờ dần trong ba
trăm năm tiếp sauđó.
1268-
1272

RogerBacon,một nhà triết học người Anhvà là học
trò của RobertGrosseteste, viết mộtvài tập sáchnói về các
thí nghiệm của ông. Trong quyểnOpus Maius, Bacon đã
đánhgiá kiếnthứccủa thời kìấy về sự phóng đại cácvật
quathấu kính lồi. Một vài chuyênluận khác, trong đó có De
Multiplicatione Specierum và Perspectiva, đánhgiá
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
nguyên lí buồngtối, nhưng lại khôngmô tả thiết bị ông
dùngtrong các thí nghiệm.Baconlà người đầutiên nêu lí
thuyết rằngthấu kính có thể có ứng dụng trong sự hiệu
chỉnhtật nhìn của mắt, vàông còn là người đầutiên áp
dụnghình họcđể nghiên cứu quanghọc.Baconphátbiểu,
nhưngkhôngchứng minh,rằng màu sắc củacầuvồng làdo
sự phản xạ và khúcxạ của ánhsáng mặttrời quatừng giọt
nướcmưa.
1270 Witeloxứ Silesia(tên Latinlà Vitellio), một nhà vật lí
người Ba Lan,hoàn thành một tập sách mangtựa
đề Perspectiva (vàothời kì ấy, ngành quanghọc đượcgọi
là"perspectives"). Đây sẽ là chuyên luận thời trungcổ quan
trọng nhất nói về quang học và là văn bản chuẩn về quang
học cho đến thế kỉ thứ 17.
1275 Học giả dòng Dominic người AnhAlbertusMagnus
(sau này gọi là St. Albertus Magnus,vị thánh bảotrợ của
khoa học tự nhiên) nghiêncứu hiệu ứng cầu vồng của ánh
sáng và trình bày rằng tốc độ củaánh sánglà cực kì nhanh,
nhưnghữu hạn. Ôngcònkhảo sáttác dụnglàm đencủaánh
sáng mặt trời đối với các tinhthể bạc nitrate.
1303 Bernardxứ Gordon,một bác sĩ người Pháp,viết
trong một tập sách trong bộ sách y khoacủa ông, Lilium
Medicinae, nói về việc sử dụng kínhđeo mắt làm phương

tiện khắc phục tật viễn thị - bản ghi chép đầutiên nói đến
việc sử dụng thấu kính để khắc phụctậtnhìn.
1304 Theodoricxứ Freiberg(Đức), mộtthầy tu dòng
Dominic, chứngminhrằngcầu vồng là dosự khúc xạ bên
trong và sự phản xạ ánhsáng mặttrờibên trong từnggiọt
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
nướcmưa,chứng minhlí thuyết của RogerBacon và bácbỏ
giả thuyết của Aristotlerằng cầu vồngphát sinh từ cả một
đámmây. Không giống như nhiều học giả thuộc thời đại
củaông, Theodoric quansát và lí giải cầuvồng thứ cấp
cùngvới cầu vồngsơ cấp.
1440 Hàngthập kỉ trước Copernicus,Nicholasxứ Cusa
(Đức) phát biểu trong quyển De docta ignorantia (Về cái
ngudốt đã học được) rằng Trái đất không nằm tại trung
tâm của vũ trụ và là mộttrongvô số những thiên thể chiếm
giữ vũ trụ. Những phát biểu này sẽ tiếp tục phát triển trong
nhữngtácphẩm tiếp sau đó.
1472 Johannes Regiomontanus(Đức) thựchiện quansát
đầu tiên được ghi nhận về sao chổiHalley.
1480 Leonardo da Vinci (Italy)nghiên cứu sự phản xạ
ánh sáng và so sánhnó với sự phản xạ của sóng âm thanh.
1520 FranciscusMaurolycus, một linh vực dòngTên, nhà
thiên vănhọc và nhà toánhọc, viết quyển De Subtilitate,
trong đó ôngtrình bày cáclí thuyết về ánh sáng, rạp hátvà
ánh sáng rạp hát. Năm1521, ông hoàn thành
quyểnTheoremata De Lumine Et Umbra Ad
Perspectivam, một sự lí giải cáchchế tạo kính hiển vi.
Maurolycuscon quansát thấy rằng trongmột buồng tối,
bóngcủa mộtvật chuyểnđộng theo chiều ngược với vật và
ông đã quan sát nhật thực bằngbuồng tối.

1521 Trongbản dịch tác phẩmChuyên luận về Kiến
trúc của Vitruvius, CaesareCaesariano(Italy)mô tả một
thí nghiệm vớibuồng tối, thực hiện bởi Papnutio–một
thầy tu dòng Benedictine.Trong thí nghiệm này, một cái
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
ống hình nón trên tường được sử dụng để tạo ảnh của các
vậtbên ngoài phòng.Caesarianolà họctrò củada Vinci.
1543 NicolausCopernicus(Ba Lan)xuấtbản phiên bản
cuối cùng củalí thuyết nhậttâmcủa ông,De
revolutionibus orbium coelestium libri vi (Sáu Quyển
sách Bàn về Sự chuyểnđộng tuầnhoàn của Các thiên thể).
1545 ReinerusGemma-Frisius(Hà Lan)xuất bảnquyển De
Radio Astronomica Et Geometrico,trong đó có mô tả và
hình vẽ kì nhật thực năm1544 màông quan sát ở Louvain
vào ngày 24 tháng 1.
1550 GirolamoCardano(Italy), một nhà toán họcvà bác sĩ,
xuấtbảnquyển De Subtilitate Libri trongđó ông mô tả
một buồngtối với mộtthấukínhlồi trong lỗ hở. Cardano
còncông bố một mô tả chi tiếtcủa các hình ảnhcải tiếntừ
cấu hình của ông.
1551 ErasmusReinhold,nhà toán học vàthiênvăn học
người Đức,tường thuật việc sử dụng mộtbuồng tối lỗ nhỏ
để quan sát nhật thực vàmô tả chi tiết sử dụng buồng tối
như thế nào. Ôngcòn nhắc tới việcquansát cácvật xung
quanh ôngvới buồng tối lỗ nhỏ.
1556 Nhàgiả kim thuật Georg Fabricius cho xuất bản một
quyển sách nói về các thí nghiệmcủa ông với kimloại, lưu
ý rằng bằng cách thêm mộtdungdịch muối vàbạc nitrate
vào những quặng nhất định, thì kim loại sẽ chuyển từ màu
trắng ở trạng thái chuẩn bị sangmàuđen khiphơi ratrước

ánh sáng mặt trời.
1558 Năm 1558, GiovanniBattistaDellaPorta, (Italy)xuất
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
bản quyểnMagiae Naturalis Libri (Thiênnhiênkì thú),
một tài liệu tham khảo chứađựng các thông tin chi tiết về
một số khoa học như vật lí học, thiên văn học vàgiả kim
học. Ông còn đề cậpmộtvài chitiết về buồngtối. Trong
một tác phẩmsau này, ông so sánhmắt người với camera
và lígiảisự nhìn theo sự khúc xạ, lăng kính,thấu kính, và
trìnhbàyvề quang học nói chung.
1568 DanielBarbaro(Italy)xuất bản quyển La Practica
Della Perspectiva,mô tả việc sử dụng một thấu kính hai
mặtlồi để tăng nét hìnhảnh trong mộtbuồng tối. Ông còn
trìnhbàyrằng hìnhảnhsắc nét đó giờ có thể phác họa bằng
bút chì và đề xuất các họa sĩ nênsử dụngphương pháp
trên.
1572 Nhàthiênvăn học người ĐanMạch Tycho Brahe
chứng kiến sự xuất hiệnđột ngột của một“ngôi saomới”
(saosiêu mới)và đề xuất ralí thuyết mang tính độtphá
rằng vũ trụ ở trong trạngthái biến đổi không ngừng.
FreidrichRisner(Đức) dịchcác tác phẩm viết về
quanghọc của Alhazenvà Witelosang tiếng Latin và đưa
nhữngkháiniệmcùng những kết quả của nhữnghọc giả
nàyđến với cộng đồng khoahọc châu Âu đang dầnlớn
mạnh.
1584 GiordanoBruno,nhà triết học và học giả người Italy,
viết quyển Về Vũ trụ Vô hạn và Các Thế giới, bác bỏ quan
niệm Aristotlevề một vũ trụ địa tâm vànêu líthuyết rằng
vũ trụ là vô hạn với mộtsố vô hạncác thế giới. Ông bị thiêu
trên giàn hỏa vào năm 1600vì từ chối rútlại quanđiểm

củamình.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
1585 GiovanniBenedetti,nhà toán học người Italy, viết
quyển Diversarum Speculationum Mathematicarum, và
môtả việc sử dụng gương lõm vàthấu kính lồi để hiệu
chỉnhhình ảnh.
1589 Từ bỏ suy nghĩ được chấp nhận của thời đại, nhàvật
lí và nhà thiên văn họcngười Italygalileo Galileiđề xuất
các lí thuyếtchuyểnđộngmâuthuẫn vớilí thuyết của
Aristotle.Ông ghi lại các lí thuyếtvà kết quả thực nghiệm
củamình trong quyển De motu (Về Chuyển động).
1590 Nhàchế tạo kính nghiên cứu Hà Lan Zacharias
Janssenvà cha củaông, Hans, phát minhra chiếc kính hiển
vi ghép đầu tiên. Dụngcụ sử dụng một vậtkính lồi vàmột
thị kính lõm.
1596 David Fabricius(Hà Lan) thực hiệnquan sát đầutiên
đượcghi nhận về một sao biến quang, Mira Ceta(còn gọilà
OmicronCeti)nhưng nhầmlẫn nólà mộtsao siêu mới khi
nólu mờ dần khỏitầmnhìn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Lịch sử Quang học-
Phần 3
1600-1699
Thế kỉ thứ 17 đã mangđến nhữngbiến đổi vô cùng to lớn cho thế giới khoa
học và quang học, hiểu theo nghĩa đen lẫn nghĩa bóng. Việc phát minhra kínhthiên
văn và kính hiển vi vàonhữngnăm 1590đã kích ngòi cho niềm hứngkhởivô bờ
bến trong việc khảosát nhữngđịa hạttrướcđây không thể quan sát. Các quan sát
thực hiện từ những khảo sát tiên phongđó sẽ làm thay đổi nhận thức của loài
người về thế giới và vũ trụ.
Kính thiên vănphản xạ Isaac Newton(khoảng 1668)

Năm 1608,Hans Lippersheytiến hànhcải tiến mẫuthiết kế gốc của kính
thiên văn và giới thiệu chúng vớigalileo. Trong vòng một năm,galileođã chế tạo
chiếc kính thiên văn của riêng ông và khámphá ra các vệ tinh của Mộc tinh,một
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
trong những quansát xác thực cho lí thuyếtcopernicus. Tuynhiên,Giáo hộilúc ấy
chưa sẵn sàng chấp nhận các kết quả của ông và ông bị buộc phảituyên bố trước
công chúng rút lại sự ủng hộ của ôngdành cho thế giới quancopernicus.
Vào nửasau thế kỉ 17, RobertHookevà Antonievan Leeuwenhoekcho xuất
bản các tập sách vớimột số quan sáthọ đã thực hiện qua các kính hiển vicủa họ.
Các quyển sách này có các minh họa vàmô tả, làm độcgiả say đắm trướcnhững chi
tiết trước đây khônghề biết tới của nhữngvật dụnghàngngày vàthế giới vikhuẩn
trướcđó không nhìn thấy được.
Với nhữngcông cụ tốt hơn vàsự khoan dung rộngrãi hơn dành chosự quan
sát vàthực nghiệm, cácnhà khoahọcbắt đầu mở rộng kiến thứccủa họ về thế giới
tự nhiên. Năm 1604, Johannes Kepler cho xuất bản một tác phẩmchính yếu về bản
chất của ánh sáng và quanghọc, phổ biến tác phẩm Perspectiva của Witelo,công
trìnhquan trọng nhất đượcsáng tạo trongthời kì trung cổ.Trongtác phẩm của
ông, Kepler đã giải thích một cách chi tiết hơnsự nhìn hoạt động như thế nào: ánh
sáng đi vào mắt, sau đó bị khúc xạ và hội tụ qua thủy tinh thể lên trên võng mạc.
Với kiếnthứcsâu sắc này, ông là người đầu tiên giảithích tật viễn thị vàcậnthì và
vì saocó thể dùng thấu kính để khắc phục tật nhìn của mắt.Nhậnthấyánh sáng
truyền đến từ mộtnguồncàng ở xa thì nócàng lumờ đi, Keplerđã phát triểnvà
giới thiệu địnhluật nghịchđảo bìnhphươngmô tả mối liênhệ toán họcgiữa
cường độ ánh sáng và khoảng cách.
Nhiều khám phá khác về bản chấtcủa ánh sáng đã được thực hiệntrongthời
gian này: mộtsố nhàkhoahọc đã xác địnhcơ sở hình học của sự khúcxạ và phản
xạ ánh sáng một cách chính xác hơn,FrancescoGrimaldi nêu lí thuyết rằng ánh
sáng có bản chấtsóng, ErasmusBartholin phát hiệnra sự khúc xạ kép trong những
tinh thể nhất định, Isaac Newtonphát hiệnthấy ánh sáng trắng có thể phân tách
thành những màu sắckhác nhau,và Ole Roemer kết luậntừ những phép đo của

ông rằng ánh sáng không truyền đi tức thời, mà cómột tốc độ hữu hạn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kính hiển vivan Leeuwenhoek(khoảng cuối thập niên1600)
Xuyênsuốtnhững thế kỉ trước, Giáo hội đã dínhlíu phức tạp với các nghiên
cứu khoahọc,nhưng tiến đến cuối thế kỉ này, các nhà khoa học bắtđầu tự tách họ
ra khỏi hệ thống tôn tin Nhà thờ.Cácnhà khoahọcpháttriển những tổ chức của
riêng họ để thảo luậnvà đánhgiá công trìnhcủa họ và các khoahọc bắt đầu vai trò
là những ngànhhọccó tổ chức. Ở nước Anh,một số nhóm thảo luận nhỏ đã hợp
nhất vào năm1660 để thànhlập Hội Hoàng gia LondonXúctiến Kiến thức Khoa
học. Ở Pháp, Viện Hàn lâm Khoa họcParisđược thànhlập vào năm1666.Các tổ
chức như thế này sẽ có tầmảnh hưởnglớn đối với sự phát triển của khoahọc ở
châu Âu tronghơn hai trăm năm sauđó.
Khi Isaac Newtonxuất bản cuốn Nguyên lí (Principia) của ông vàonăm
1687, vũ trụ không còn đượcxem làbất biến vàhoàn hảo,và trái đất khôngcònlà
nhânvật trung tâm của nó.Học thuyết Copernicus được chấp nhậnrộng rãi ở châu
Âu, và được cập nhậtkiến thức thiết yếu mới.
1600 – 1699
1604 Jahannes Kepler (Đức) choxuất bản tácphẩm chính
về quang học, Ad Vitellionem Paralipomena, Quibus
Astronomiae Pars Optica Traditur(Bổ sung cho Witelo,
trìnhbàychi tiếtphần quanghọccủa thiên văn học). Trong
tác phẩmđó, ông phát biểu rằng cường độ của ánhsáng
phátra từ một nguồn tỉ lệ nghịchvới bìnhphương khoảng
cách đến nguồn; ôngmô tả sự nhìn là kếtquả của
nhữnghìnhảnh trên võng mạc dothủy tinhthể trong mắt
tạo ra; ông nhận dạng chínhxác nguyên nhân của tật viễn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
thị và cậnthị.
1608 Nhàchế tạo kính người Hà LanHans
Lippershey (còn gọi là HansLippersheim)chế tạo ra một

chiếc kính thiên văn gồm một vật kính hội tụ và mộtthị
kínhphân kì. Ông giới thiệu phátminh của mìnhvới
Galileo.
1609 GalileoGalilei (Italy)chế tạo một chiếc kínhthiên văn
theomẫukính của Lippersheyvà sử dụng nó chocác quan
sátthiên văn.Vào cuối năm,này, ông đã vẽ hình ảnh của
các pha mặt trăng khinhìn quakính thiên vănvà vào tháng
giêngnăm 1610,ôngphát hiện ra Mộc tinhcó bốn vệ tinh.
1610 –
1611
Ba nhà quansát- Galileo,Christopher Scheiner,và
JohannFabricius(con traicủa DavidFabricius) – phát hiện
ra các vết đenmặttrời, vớiphươngtiện kính thiên vănmới
đượcphát minh.Galileo liều lĩnh nhìn thẳng vàomặt trời
quachiếc kính thiên văncủa ông. Những người khác thì sử
dụngnhững phươngpháp an toàn hơn, thí dụ như buồng
tối, để sử dụng mặt trời một cách gián tiếp.
1611 Johannes Kepler (Đức) xuất bản một chuyên
luận, Dioptrice (Khúc xạ học), trongđó ông đề xuất một
mẫu thiết kế mới cho kính thiên văn sử dụng hai thấu kính
hội tụ. Cuối cùng,đây chính là mẫu thiếtkế kinhđiển dành
cho kính thiên văn.
1613 François d'Aguilon(Bỉ) xuất bản bộ sách Opticorum
Libri Sex (Sáu tập sách quang học), bổ sung thêmmột số
kiến thức cơ bản và đóng góp cho lĩnhvực quanghình học.
Có lẽ sausự khuyến cáo củaKepler, Christopher
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Scheiner(Đức) hoàn thiện thiết kế kínhthiên vănkhúc xạ,
sử dụng hai thấukính hội tụ thay cho một thấu kính hội tụ
và một gươngcầulõm (do Galileochế tạo).

1614 Nhàhóa họcngười ItalyAngelo Sala xuất bảnmột
tập sách mỏng về thí nghiệm của ôngvới muối bạc. Ông lưu
ý rằng khiđưa bộtbạc nitratera ánh sángmặttrời thì “nó
hóa đen như mực”.
1616 NicolasZucchi(Italy) chế tạo một thiết bị trong đó
một thấu kính mắtđược sử dụng để quansát ảnhtạo rabởi
sự phản xạ từ một gươngcầu lõm kimloại. Đây là một
trong nhữngchiếc kính thiên văn phản xạ sớm nhất, trong
đó sự phóngđại thu đượcbởisự tương tác của gương và
thấu kính.
1619 Nhàphát minhCorneliusDrebbel(sinh ở Hà Lan
nhưngcư trú ở Anh) phát triển một cỗ máy mài kính và chế
tạo một chiếc kính hiển vighép và buồng tốivới một thấu
kínhđặt tại lỗ hở.
1621 Nhàvật lí Willebrord Snell (Hà Lan) khám phá ra
định luật khúc xạ và xácđịnh đượcrằngnhững chất liệu
trong suốt cóchiếtsuất khácnhau tùythuộc vào thành
phầncấu tạocủa chúng.Tuy nhiên, ôngkhôngcông bố
khám phá của mình,và nóvẫn không đượcbiết tới chođến
năm1703 khiđượcChristiaan Huygens cho xuất bản.
1633 Galileobị Tòaán Dị giáo buộc phải rút lại sự ủng hộ
củaông dành cho học thuyết Copernicusrằng tráiđất và
các hành tinhkhácquayxung quanhMặttrời.
1637 Trongphầnphụ lục của tác phẩmLuận về Phương
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
pháp và Các bài luận,RenéDescartes (Pháp) giảithích
hiệntượngcầu vồng và côngbố những khám phá của ông
về định luật phản xạ và khúc xạ. Ôngphát hiện rađịnh luật
khúcxạ Snellmột cách độclập, nhưnglà người đầutiên
công bố nó.

1638 Nhàthiênvăn học người HàLan John Phocylides
Holwardalàm sáng tỏ rằng MiraCeti (còn gọi là Omicron
Ceti)là mộtsao biến quang,chứ không phải saosiêu mới,
và biểu hiện chu kì độ sánglà 332 ngày.
1647 BonaventuraCavalieri (Italy) môtả mối liên hệ giữa
bán kính congcủabề mặt của thấu kínhmỏng và tiêu cự
củanó.
1658 Nhàtoán họcngười PhápPierre deFermattrìnhbày
nguyên lí “thời giantối thiểu” chorằng mộttia sáng sẽ
truyền đi theohànhtrinh cho phép nó đi tới đích trong một
lượng thời gian nhỏ nhất.Nguyên lí của ôngphùhợp với
định luật khúc xạ Snelll.
1660 Nhàsinh lí họcngười ItalyMarcello Malpighi lần
đầu tiên sử dụng kính hiểnvi để khảo sát các maomạch.
Vài năm sau đó (cuối thập niên 1660và thập niên1670)
ông nghiên cứu lớp malpighiitrong da,vàcác hạt nhỏ
malpighiitrong ganvà lá lách. Ôngcòn sử dụng kính hiển vi
để nghiêncứu sự phát triển của phôi gà.
1663 JamesGregory, nhà toán học và nhà thiên văn học
người Scotland, môtả chiếc kính thiên vănphản xạ thực
tiễn đầu tiêntrongtác phẩm của ông mangtên Sự tiến bộ
của Quang học. Ôngcòn giới thiệu sự ước tínhkhoảng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
cách sao bằng các phương pháp trắc quang.
1664 Robert Hooke (Anh)là người đầu tiênchế tạo một
chiếc kính thiên văn phảnxạ kiểu Gregory.Ông sử dụng nó
khám phá ra mộtngôi sao mới trong chòm sao Orionvà
thực hiện các quan sát Mộc tinhvàHỏa tinh. Hooke cònlà
người đầu tiên khám phá racáctế bào thực vật trong hóa
thạch gỗ, với chiếckính hiển vi ghép của ông.

1665 Hai năm saukhi qua đời,tập sách Physicomathesis
de lumine, coloribus, et iride, aliisque annexis của
FrancescoMaria Grimaldiđược cho xuất bản, trong đó mô
tả chi tiết các quan sát củaông về sự nhiễu xạ của ánh sáng
trắng. Trongquyển sách củaông,nhà vật língười Italy kết
luận rằng ánh sánglà một chất lỏngcó khả năngchuyển
độngdạng sóng; mộttrong những xác nhận sớm nhất rằng
ánh sáng hành xử giống như sóng.
RobertHooke cho xuất bản
quyển Micrographia (Những hìnhvẽ bé nhỏ), các nghiên
cứucủa ôngvà hìnhminhhọa củacácvật vànhững sinh
vậtnhỏ xíu nhìn quachiếc kính hiển vi của ông, trong đó có
một con bọ chét và một con rận. Cũngtrong nămnày, nhà
hiểnvi họcvà tự nhiên họangười HàLanJan
Swammerdamquansát hồngcầuvà giaiđoạn phân chia
hai tế bào của trứng ếch với chiếckính hiển vi đơn giản của
ông.
1666 Isaac Newton (Anh) nhận thấy ánhsáng trắng phân
tách thành nhữngmàu sắckhácnhau khinó điqua một
lăngkính.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -