Ισαακ νευτωνασ ΜΗΧΑΝΙΚΗ - ΟΠΤΙΚΗ

Παρουσίαση με θέμα: "Ισαακ νευτωνασ ΜΗΧΑΝΙΚΗ - ΟΠΤΙΚΗ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ισαακ νευτωνασ ΜΗΧΑΝΙΚΗ - ΟΠΤΙΚΗ
Μία κορυφαία φυσιογνωμία της επιστημονικής επανάστασης του 17ου αιώνα. Ήταν Άγγλος Φυσικός, Μαθηματικός, Αστρονόμος, Φιλόσοφος, Αλχημιστής και Θεολόγος. Γεννήθηκε στις 4 Ιανουαρίου του 1643 και πέθανε στις 31 Μαρτίου του 1727 στο Λονδίνο.

2 Το έργο του αναφέρεται κυρίως στους κλάδους της Οπτικής, της Μηχανικής και των Μαθηματικών. Τη θέση του στην ιστορία την εδραίωσε χάρη στη διατύπωση της θεωρίας για τη βαρυτική δύναμη και χάρη στον καθορισμό των νόμων της κίνησης και της έλξης, στο έργο-ορόσημο Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)

3 Στην Οπτική προσδιορίζοντας τη σύνθεση του λευκού φωτός συνέβαλε καθοριστικά στην ερμηνεία των φαινομένων των χρωμάτων, θέτοντας έτσι τις βάσεις της σύγχρονης Φυσικής Οπτικής.

4 Στη Μηχανική, αφού διατύπωσε τους τρείς νόμους του περί της κίνησης των σωμάτων, οι οποίοι αποτελούν τις βασικές αρχές της σύγχρονης Φυσικής, οδηγήθηκε στη συνέχεια στον περίφημο νόμο του της παγκόσμιας έλξης.

5 Στα Μαθηματικά, υπήρξε ο κύριος εμπνευστής του απειροστικού λογισμού
Στα Μαθηματικά, υπήρξε ο κύριος εμπνευστής του απειροστικού λογισμού. Το έργο του με τίτλο Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Μαθηματικές Αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας, 1687) συνηθέστερα γνωστό ως Principia (Αρχές), υπήρξε μία από τις σημαντικότερες μονογραφίες στην ιστορία της σύγχρονης επιστήμης.

6 Στην Αστρονομία, τέλος, αυτός εξέφρασε τη σχέση των αντίστροφων τετραγώνων.

7 Σε δύο μόνο περιπτώσεις δεν καταφέρνουν να δώσουν ικανοποιητικές απαντήσεις: στη κίνηση των σωμάτων με ταχύτητες που πλησιάζουν αυτή του φωτός και στις περιπτώσεις που τα φαινόμενα άπτονται του μικρόκοσμου. Η θεωρία της Σχετικότητας και η Κβαντομηχανική έσπευσαν να καλύψουν τα αντίστοιχα κενά.

8 Κατά χρονολογική σειρά τα δημοσιευθέντα από τον Νεύτωνα έργα είναι :
ΕΡΓΑ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ Κατά χρονολογική σειρά τα δημοσιευθέντα από τον Νεύτωνα έργα είναι : Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , 1687 Optics ( με παραρτήματα των οποίων οι τίτλοι είναι : Cubic curves , Quadratura of curves , Method of fluxions ) , 1704 Universal Arithmetic , 1707 Lectiones opticoe , 1729 Methodus differentialis , 1736 Analytical geometry , 1736

9 Γελοιογραφική απόδοση της ιστορίας ότι ο Νεύτων ανακάλυψε τη βαρύτητα όταν έπεσε ένα μήλο και τον χτύπησε στο κεφάλι.

10 Το πρώτο βιβλίο των Principia περιέχει τους τρείς νευτώνειους
νόμους της κίνησης

11 Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα
Κάθε σώμα διατηρεί την κατάσταση της ακινησίας του ή της ομαλής κίνησης επί ευθείας γραμμής, εκτός εάν το αναγκάσουν να μεταβάλλει αυτή την κατάσταση δυνάμεις που ασκούνται πάνω του.

12 Ο νόμος αυτός ονομάζεται και Νόμος της Αδράνειας.
Η παραπάνω σχέση είναι αμφίδρομη, το οποίο σημαίνει πως ισχύει και το αντίθετο. Δηλαδή, αν ένα σώμα κινείται με σταθερή ταχύτητα ως προς αδρανειακό παρατηρητή, τότε η συνισταμένη όλων των δυνάμεων που ασκούνται σε αυτό θα είναι μηδέν.

13 Τα βλήματα διατηρούν τις αντίστοιχες κινήσεις τους, εφόσον δεν επιβραδύνονται από την αντίσταση του αέρα ή δεν έλκονται προς τα κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας. Μια σβούρα της οποίας τα μέρη, εξαιτίας της συνοχής τους, απομακρύνονται διαρκώς από τις ευθύγραμμες κινήσεις, δε σταματά την περιστροφή της παρά μόνο στο βαθμό που επιβραδύνεται από τον αέρα.

14 Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
Η συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα σώμα, ισούται με το ρυθμό μεταβολής της ορμής του σώματος. Ο νόμος αυτός ονομάζεται και Θεμελιώδης νόμος της μηχανικής. Πρόκειται για πειραματικό νόμο. Σε περίπτωση σταθερής μάζας παίρνει την απλοποιημένη μορφή: Ισούται δηλαδή με το γινόμενο της μάζας του σώματος, επί την επιτάχυνση που αποκτά.

15 Ο συντελεστής αναλογίας m της σχέσης m=F/a αποτελεί τον ορισμό για τη μάζα και ονομάζεται μάζα αδράνειας του σώματος ή απλά μάζα. Αν στη σχέση F=ma θέσουμε m=1Kg και a=1m/s2 προκύπτει η μονάδα μέτρησης της δύναμης που ονομάζεται 1Ν. 1Ν=1Κg m/s2

16 Διερεύνηση της σχέσης F=ma
Αν σε ένα σώμα δεν ασκείται δύναμη, ή ασκούνται δυνάμεις με συνισταμένη δύναμη μηδέν, τότε και η επιτάχυνση θα είναι μηδέν (1ος νόμος Νεύτωνα) Αν σε ένα σώμα ασκείται σταθερή δύναμη της ίδιας κατεύθυνσης με την ταχύτητα του, τότε και η επιτάχυνση που αποκτά είναι σταθερή και το σώμα εκτελεί ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση. Αν η δύναμη είναι αντίθετης κατεύθυνσης από την ταχύτητα η κίνηση είναι ομαλά επιβραδυνόμενη. Αν η συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα σώμα είναι μεταβαλλόμενη, τότε και η επιτάχυνση που αποκτά το σώμα θα είναι μεταβαλλόμενη.

17 Τρίτος Νόμος του Νεύτωνα
Σε κάθε δράση αντιστοιχεί πάντοτε μία ίση αντίδραση ή αλλιώς οι αμοιβαίες δράσεις δυο σωμάτων επί αλλήλων είναι πάντοτε ίσες και προς αντίθετες κατευθύνσεις. Ο νόμος αυτός, που είναι απόρροια της αρχής διατήρησης της ορμής, λέγεται και Νόμος δράσης-αντίδρασης.

18 Οποιοδήποτε σώμα έλκει ή πιέζει κάποιο άλλο, έλκεται ή πιέζεται εξίσου από αυτό.

19 Εάν πιέσεις μια πέτρα με το δάκτυλο σου, το δάκτυλο πιέζεται επίσης από την πέτρα. Εάν ένα τρένο συγκρουστεί με έναν ποδηλάτη, τότε η δύναμη που θα ασκήσει το τρένο στον ποδηλάτη θα είναι ίση με τη δύναμη που θα ασκήσει ο ποδηλάτης στο τρένο. Ωστόσο τα αποτελέσματα αυτής της σύγκρουσης θα τα καταλάβει μόνο ο ποδηλάτης, όχι το τρένο!

20 Ο νόμος αυτός δεν έχει να κάνει τίποτα με την κίνηση των σωμάτων, απλώς μας λέει ότι όλες οι δυνάμεις στη φύση εμφανίζονται κατά ζεύγη. Εκείνο που έχει σημασία να τονίσουμε στο σημείο αυτό είναι ότι οι δυνάμεις που απαρτίζουν αυτά τα ζεύγη δεν ασκούνται στο ίδιο σώμα.

21 Νόμος Παγκόσμιας Έλξης (Βαρύτητας)
F Η βαρυτική δύναμη μεταξύ δύο σωμάτων/μαζών. G Παγκόσμια βαρυτική Σταθερά, 6.67 x 10−11 N m2 kg−2 m1 Η μάζα του πρώτου σώματος. m2 Η μάζα του δεύτερου σώματος. r Η απόσταση μεταξύ των κέντρων μαζών των δύο σωμάτων.

22 "πατέρας της ουράνιας μηχανικής".
Κάθε σωμάτιο μάζας m1 που βρίσκεται σε απόσταση R από ένα άλλο σωμάτιο μάζας m2, οπουδήποτε στο σύμπαν, έλκει το δεύτερο αλλά και έλκεται από αυτό με δύναμη που είναι ανάλογη του γινομένου των δύο μαζών και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης Ο Νεύτων θεωρήθηκε "πατέρας της ουράνιας μηχανικής".

23 Η δύναμη αυτή παίζει σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του σύμπαντος, καθώς αυτή είναι η αιτία που:
Η Γη περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο Υπάρχουν οι παλιρροϊκές δυνάμεις που προκαλούν και το φαινόμενο της παλίρροιας. Οι γαλαξίες συγκρούονται μεταξύ τους στο σύμπαν.

24 Ο Νεύτωνας έγραφε στα Ελληνικά!!!
Αυτό που φαίνεται στη φωτογραφία είναι μέρος από το σημειωματάριο του Ισαάκ Νεύτωνα, που διατηρούσε όταν ήταν φοιτητής στο Trinity college από το 1661 έως το Περιέχει σημειώσεις από τις σπουδές του, αλλά και από τις αναζητήσεις του στη Φυσική, στα Μαθηματικά και στη μεταφυσική. Παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στη βιβλιοθήκη του Portsmouth το 1872. Το σημειωματάριο έχει αρκετές λευκές σελίδες και είναι γραμμένο και από τις δύο άκρες. Το πιο εντυπωσιακό όμως είναι ότι η γραφή που χρησιμοποιεί είναι η Ελληνική. Όπως δήλωσε ο υπεύθυνος για την ψηφιοποίηση στη βιβλιοθήκη του Κέμπριτζ, Γκραντ Γιανγκ, τα χειρόγραφα του Νεύτωνα αποκαλύπτουν τον τρόπο που σκεπτόταν και σταδιακά προχωρούσε στις σημαντικές ανακαλύψεις του, που σφράγισαν τη σύγχρονη επιστήμη.

25 ΟΠΤΙΚΗ

26 ΟΠΤΙΚΗ: Φυσική: Ο κλάδος που μελετά τα φαινόμενα και τις ιδιότητες του φωτός. Ιατρική: Κλάδος της φυσιολογίας που ασχολείται με τις λειτουργίες της όρασης.

27 Η ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ
Πρόκειται για ένα σύνολο τεσσάρων κανόνων για την επιστημονική λογική. Με αυτούς διατύπωσε τους παγκόσμιους νόμους της Φύσης και ήταν έτσι σε θέση να διαλευκάνει σχεδόν όλα τα άλυτα προβλήματα της εποχής του. Οι κανόνες αυτοί αναφέρονται στις Μαθηματικές Αρχές και προτείνουν:

28 1. Να μην υιοθετούμε πλέον δύο αιτίες για το ίδιο φυσικό φαινόμενο, σαν να είναι και δύο αληθείς και επαρκείς για να εξηγήσουν τα ίδια φαινόμενα, παρά μόνο μία αιτία, 2. τα ίδια φυσικά αποτελέσματα θα πρέπει να παράγονται από τις ίδιες αιτίες, 3.οι ιδιότητες των σωμάτων πρέπει να είναι καθολικές, και τέλος , 4.οι προτάσεις που συνάγονται από την παρατήρηση των φαινομένων θα πρέπει να θεωρούνται ακριβείς μέχρι να ανακαλύψουμε άλλα φαινόμενα που να έρχονται σε αντίθεση με τα παλιά.

29 ΘΕΩΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ Θεωρία Newton: Η πρώτη θεωρία που εξηγούσε κάπως ικανοποιητικά ορισμένα από τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως, σύμφωνα με την οποία ο Νεύτωνας δεχόταν ότι τα φωτεινά σώματα εκπέμπουν σωματίδια, τα οποία κινούνται ευθύγραμμα και με ταχύτητα ίση με την ταχύτητα διάδοσης του φωτός. Τα σωματίδια αυτά ανακλώνται στο μάτι και προκαλούν τη ανάλογη αίσθηση, αντίληψη.

30 Θεωρία Huygens: Σε μεγάλη αντιπαράθεση της προηγούμενης θεωρίας την ίδια εποχή, υπήρξε αυτή του Χόιχενς. Σύμφωνα με την θεωρία αυτή, το φως αποστέλλεται από κύματα κατά περιοδικές "διαταραχές" κάποιου υποθετικού μέσου. Εστίες των περιοδικών αυτών μεταβολών είναι οι φωτεινές πηγές των οποίων τα μόρια βρίσκονται σε "ταχύτατη κραδασμική κίνηση" ενώ το υποθετικό μέσον δια του οποίου μεταδίδονται οι παλμικές κινήσεις είναι ο "αιθέρας", ένα ελαστικό ακίνητο και αβαρές ρευστό με το οποίο πληρείται το σύμπαν. Ο αιθέρας αυτός φέρεται διάχυτος στο μεταξύ των ουρανίων σωμάτων διάστημα, προκειμένου έτσι να εξηγηθεί η εις το "κενό" διάδοση του φωτός αυτών των ουρανίων σωμάτων.

31 Θεωρία του Maxwell: Σύμφωνα με την θεωρία αυτή που ονομάζεται και "ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Μάξγουελ" , προτάθηκε ότι το φως είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ξεκινούν από φωτεινή πηγή. Κβαντική θεωρία : Σύμφωνα με την θεωρία αυτή το φως ως ενέργεια ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου εκπέμπεται και διαδίδεται στο χώρο κατά στοιχειώδη ποσά (δηλαδή ούτε συνέχεια ούτε ομοιόμορφα κατ’ έκταση) που καλούνται κβάντα ενέργειας. Τα κβάντα ενέργειας που ανάγονται στο φως ονομάζονται φωτόνια.

32 Ο ΝΕΥΤΩΝ ΚΑΙ Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ Το φως σίγουρα είναι ένα από τα πρώτα φυσικά φαινόμενα που απασχόλησαν τον άνθρωπο, από τα προϊστορικά ακόμη χρόνια. Δεν ήταν όμως καθόλου εύκολο για τους προγόνους μας εκείνης της εποχής να κατανοήσουν τη λειτουργία της όρασης και, κυρίως, να κατανοήσουν τι είναι τα χρώματα και πώς συνδέονται με το λευκό φως. Στις αρχές της Αναγέννησης η επικρατούσα θεωρία των χρωμάτων ήταν αυτή του Αριστοτέλη.

33 Ο μεγάλος έλληνας φυσικός φιλόσοφος δίδασκε ότι δύο είναι τα βασικά χρώματα, το λευκό και το μαύρο, και ότι το πρώτο μετατρέπεται βαθμιαία στο δεύτερο περνώντας, κατά σειρά, από τα «ατελή» χρώματα κίτρινο, κόκκινο, ιώδες, πράσινο και κυανό.

34 Σε αυτό ακριβώς το κλίμα αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ το 1665 ο Ισαάκ Νιούτον. Τη χρονιά που πήρε το πτυχίο του είχε ξεσπάσει στην Αγγλία μια επιδημία πανώλης και ο νεαρός Νεύτων αποφάσισε να μετακομίσει προσωρινά από το Κέμπριτζ στο σπίτι της μητέρας του, στο μικρό χωριό Γούλσθροπ. Η προσωρινή αυτή διαμονή κράτησε τελικά δύο χρόνια, όσο και η διάρκεια της επιδημίας. Κατά την παραμονή του στο Γούλσθροπ ο Νεύτων παρήγαγε πολύ σημαντικό ερευνητικό έργο, τόσο στα μαθηματικά όσο και στο πρόβλημα της κίνησης των πλανητών.

35 Παρ΄ όλο που, λόγω των σπουδών του, θα περίμενε κανείς ότι ο Νεύτων θα εργαζόταν σε προβλήματα με μαθηματικό υπόβαθρο, στο Γούλσθροπ είχε αφιερώσει αρκετό χρόνο σε πειράματα που σχετίζονται με την Οπτική. Με το πιο σημαντικό από αυτά τα πειράματα απέδειξε ότι το λευκό φως δεν είναι βασικό χρώμα αλλά είναι μείγμα των επτά χρωμάτων της ίριδας, καταρρίπτοντας έτσι τη σχετική θεωρία του Αριστοτέλη.

36 ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: Με τη βοήθεια ενός γυάλινου πρίσματος ανέλυσε το ηλιακό φως σε χρώματα -ιώδες, βαθύ μπλε, κυανό, πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί, κόκκινο. H ανάλυση αυτή δεν ήταν άγνωστη, την είχαν ήδη επιτύχει οι Ιταλοί την εποχή του Γαλιλαίου, αλλά δεν είχαν οδηγηθεί σε ένα συγκεκριμένο συμπέρασμα. Ο Νεύτωνας σκέφτηκε τότε να χρησιμοποιήσει και ένα δεύτερο πρίσμα, πανομοιότυπο με το πρώτο. Το τοποθέτησε ανεστραμμένο μέσα στη δέσμη του αναλυμένου από το πρώτο πρίσμα φωτός και… θαύμα!

37 Το φως βγήκε από το δεύτερο πρίσμα ξανά λευκό
Το φως βγήκε από το δεύτερο πρίσμα ξανά λευκό. Με άλλα λόγια, συνέθεσε ξανά το λευκό φως από ένα μείγμα φυσικών χρωμάτων. O Νεύτωνας προχώρησε ακόμα περισσότερο την ανάλυση του. Μετά το πρώτο πρίσμα, απομόνωσε μία μία τις έγχρωμες ακτίνες με τη βοήθεια διαφραγμάτων. Στη συνέχεια, τοποθέτησε ένα δεύτερο πρίσμα παράλληλα με το πρώτο, πιστεύοντας ότι έτσι θα αναλύσει κάθε χρώμα σε ακόμα πιο στοιχειώδη συστατικά.

38 Όμως, προς μεγάλη του έκπληξη, τα χρώματα δεν αναλύονται περαιτέρω, παραμένουν όπως ήταν (ή σχεδόν όπως ήταν). Όταν η εισερχόμενη ακτίνα είναι κόκκινη, εξέρχεται κόκκινη, όταν μπαίνει πράσινη, βγαίνει πράσινη, όταν είναι μπλε, παραμένει μπλε. Είναι μια απόδειξη ότι το φως αποτελείται από επτά βασικά χρώματα και από τίποτα άλλο.

39

40 Ο ΤΡΟΧΟΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ Ο Νεύτων άνοιξε μια τρύπα διαμέτρου 6 περίπου εκατοστών στο παντζούρι ενός παραθύρου έτσι ώστε να μπαίνει μέσα στο δωμάτιο το φως του Ήλιου υπό μορφή λεπτής δέσμης. Η δέσμη έπεφτε στον απέναντι από το παράθυρο τοίχο, σχηματίζοντας μια κυκλική λευκή κηλίδα διαμέτρου ίσης με την τρύπα.

41 Στη συνέχεια έβαλε στη διαδρομή της δέσμης ένα γυάλινο πρίσμα και παρατήρησε ότι η λευκή κηλίδα έδωσε τη θέση της σε μια χρωματιστή ταινία, πάχους όσο η διάμετρος της τρύπας και μήκους πέντε φορές μεγαλύτερου από το πάχος. Η ταινία ξεκινούσε στη μία άκρη με το κόκκινο χρώμα και κατέληγε στην άλλη με το ιώδες (βιολετί), περνώντας ενδιάμεσα από το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το γαλάζιο και το κυανό.

42 Αυτή η ακολουθία των χρωμάτων δεν ήταν κάτι καινούργιο, απαντάται με αυτήν ακριβώς τη σειρά στο ουράνιο τόξο. Όμως ο Νεύτων ήταν ένα συστηματικό πνεύμα και προσπάθησε με μια σειρά από λεπτομερέστερα πειράματα να μελετήσει τις ιδιότητες των χρωμάτων αυτής της ταινίας. Στην αρχή λοιπόν θέλησε να διαπιστώσει αν το φαινόμενο εξαρτάται από το είδος του πρίσματος ή τη θέση του στη διαδρομή της δέσμης και διαπίστωσε ότι κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει.

43 Στη συνέχεια δοκίμασε να δει αν το καθένα από τα επτά αυτά χρώματα μπορούσε να αναλυθεί περαιτέρω με ένα δεύτερο πρίσμα. Διαπίστωσε ότι όχι μόνο αυτό δεν συμβαίνει, αλλά κατάλαβε ότι η ανάλυση του φωτός οφείλεται στο ότι το πρίσμα «κάμπτει» κατά διαφορετική γωνία τα διάφορα χρώματα, το ιώδες περισσότερο από όλα και το κόκκινο λιγότερο. Είναι όμως το φαινόμενο αναστρέψιμο;

44 Για να το ελέγξει έβαλε ένα δεύτερο πρίσμα στην πολύχρωμη δέσμη που προέκυπτε από το πρώτο, με την ακμή του αντίθετα προσανατολισμένη. Διαπίστωσε ότι η πολύχρωμη δέσμη συγκεντρώνεται πάλι σε μια λευκή κηλίδα! Έτσι κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα χρώματα της ίριδας είναι βασικά ενώ το λευκό φως δεν είναι βασικό, αλλά αποτελείται από μείγμα χρωμάτων.

45 Το συμπέρασμα αυτό το επιβεβαίωσε με τον γνωστό τροχό του Νεύτωνα, δηλαδή έναν δίσκο ο οποίος έχει στην επιφάνειά του κυκλικούς τομείς βαμμένους με τα επτά χρώματα της ίριδας. Αν ο δίσκος αυτός περιστραφεί με μεγάλη ταχύτητα φαίνεται λευκός, επειδή το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να διακρίνει αλλαγές σε χρονικό διάστημα μικρότερο από το 1/16 του δευτερολέπτου. Σημειώνεται ότι στο ίδιο «ελάττωμα» του ματιού, που ονομάζεται μεταίσθημα ή μετείκασμα, οφείλεται και η αντίληψη της κίνησης που μας δίνει η προβολή μιας κινηματογραφικής ταινίας.

46

47 Ο Νεύτων ανέτρεψε έτσι την επικρατούσα αντίληψη ότι το λευκό φως ήταν καθαρό και ότι το χρώμα προέκυπτε από επιρροές της ύλης. Το λευκό φως είχε αναγνωριστεί πλέον ως μίγμα των επιμέρους χρωμάτων. Μερικά χρόνια αργότερα, το έτος 1668, επινόησε ο Νεύτων ένα νέο τηλεσκόπιο με κάτοπτρα, το οποίο δεν προκαλεί τις χρωματικές εκτροπές των φακών και δεν έχουν απαραίτητα μεγάλο μήκος. 

48 ΚΑΤΟΠΤΡΙΚΟ ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΟ
Πρόκειται για ένα τηλεσκόπιο ανακλαστικού τύπου που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα για την παρατήρηση των άστρων. Διαθέτει κάτοπτρο το οποίο είναι τοποθετημένο υπό γωνία 45ο ως προς τον άξονα του οργάνου, έτσι ώστε η εικόνα του υπό παρατήρηση άστρου να είναι δυνατό να παρατηρηθεί μέσω μιας οπής η οποία βρίσκεται στο πλευρό του σωλήνα του τηλεσκοπίου.

49 Η ιδιαιτερότητα αυτού του οργάνου σε σχέση με τα διαθλαστικού τύπου τηλεσκόπια, ήταν η χρήση κατόπτρων αντί για φακούς. Τα τηλεσκόπια εκείνης της εποχής παρουσίαζαν ένα ελάττωμα στην απεικόνιση των χρωμάτων των παρατηρούμενων αντικειμένων (χρωματική παρέκκλιση), πρόβλημα το οποίο ο Νεύτων έλυσε με τον προαναφερόμενο τρόπο. Το πρώτο του τηλεσκόπιο το έφτιαξε το 1668 και είχε μήκος 15 εκατοστά, ενώ το ίδιο είχε τη δυνατότητα πέρα από τη ρεαλιστικότερη απεικόνιση των χρωμάτων, να μεγεθύνει τα αντικείμενα έως και 40 φορές.

50 H ΔΙΑΜΑΧΗ ΜΕ ΤΟΝ «ΚΑΜΠΟΥΡΗ» Μετά την επιστροφή του στο Κέμπριτζ ο Νεύτων συνέχισε τα πειράματα και σύντομα αποφάσισε να δημοσιεύσει τα αποτελέσματά του. Έτσι το 1672 υπέβαλε στη Βασιλική Εταιρεία την πρώτη εργασία του, η οποία είχε για θέμα τις ανακαλύψεις του στην Οπτική. Η κίνησή του αυτή είχε σοβαρές συνέπειες για όλη την υπόλοιπη ζωή του, επειδή τον έφερε σε αντιπαράθεση με τον Ρόμπερτ Χουκ, επιμελητή πειραμάτων της Βασιλικής Εταιρείας και γνωστό στους μαθητές των σχολείων μας από τον νόμο του Χουκ, σύμφωνα με τον οποίο η επιμήκυνση ενός ελατηρίου είναι ανάλογη της δύναμης που το διατείνει.

51 Ο Χουκ είχε και αυτός μια θεωρία για το φως και τα χρώματα, η οποία δεν συμφωνούσε με εκείνη του Νεύτωνα. Έτσι άσκησε αυστηρή κριτική τόσο στην πρώτη όσο και στις επόμενες δύο εργασίες με θέματα Οπτικής που υπέβαλε στη Βασιλική Εταιρεία ο Νεύτων. Οι δύο επιστήμονες οδηγήθηκαν σε μια έντονη διαμάχη που κράτησε αρκετό καιρό. Έπειτα από αυτή τη δυσάρεστη κατάσταση ο Νεύτων απέφυγε να δημοσιεύσει οτιδήποτε σχετικό με την Οπτική ως τον θάνατο του Χουκ, το 1703.

52 Η συμπεριφορά αυτή του Νεύτωνα είναι χαρακτηριστική του ιδιόρρυθμου χαρακτήρα του. Ο Γουίλιαμ Γουίστον, διάδοχος του Νεύτωνα στην πανεπιστημιακή έδρα του στο Κέμπριτζ, έγραψε ότι ο προκάτοχός του ήταν «ένας από τους πιο φοβισμένους, επιφυλακτικούς και καχύποπτους χαρακτήρες που γνώρισα ποτέ».

53 Ο βοηθός του Νεύτωνα Χάμφρεϊ Νιούτον (απλή συνωνυμία) είπε ότι είχε δει τον δάσκαλό του να γελάει μόνο μια φορά. Και έχει μείνει στην ιστορία η πρόταση που περιέχεται σε ένα γράμμα του Νεύτωνα προς τον Χουκ: «Αν είδα μακριά είναι γιατί στάθηκα σε ώμους γιγάντων». Μια επιπόλαιη ανάγνωση αυτής της πρότασης μπορεί να θεωρηθεί δείγμα σεμνότητας, η αλήθεια είναι όμως ότι αποτελούσε αιχμή του Νεύτωνα ότι δεν είχε χρησιμοποιήσει καθόλου τις θεωρίες του Χουκ, ο οποίος ήταν κοντός και καμπούρης.

54 ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ «Γιατί» ένα τέτοιο τεράστιο τόξο κάνει ξαφνικά την εμφάνισή του στον ουρανό; Το «γιατί» το «τόξο με τα χρώματα» εμφανίζεται στον ουρανό , αίνιγμα πανάρχαιο, απασχόλησε ιδιαίτερα τους Άραβες στοχαστές του Μεσαίωνα αλλά μια πειστική απάντηση ήταν αδύνατον να δοθεί δεδομένου ότι έλειπαν δύο τουλάχιστον στοιχεία .

55 Το ένα ήταν ο νόμος για το φαινόμενο διάθλαση, στον οποίο έφθασαν οι Ολλανδοί – ο Snell - και ο Descartes - Καρτέσιος τον 17ο αιώνα και το άλλο μια θεωρία για το φως και τα χρώματα σαν αυτή που πρότεινε ο Νεύτων λίγες δεκαετίες αργότερα.   Εκείνος που πλησίασε περισσότερο την απάντηση για το τι συμβαίνει ήταν ο Καρτέσιος. Γοητευμένος από το ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ, διέθετε τον νόμο της διάθλασης αλλά του έλειπε η νευτωνική θεωρία για τα χρώματα .

56 Στο Discours de la Méthode, το 1637 απέδωσε εύστοχα το φαινόμενο στη διάθλαση του ηλιακού φωτός στα αιωρούμενα μετά τη βροχή σταγονίδια, υπέθεσε ότι το μέγεθος των σταγόνων φωτός δεν επηρεάζει την εμφάνισή του και – το σημαντικότερο – έκανε ο ίδιος ΠΕΙΡΑΜΑ με τη διάθλαση ηλιακού φωτός σε μια μεγάλη γυάλινη σφαίρα γεμάτη με νερό.

57 Μετρώντας τις γωνίες με βάση τον νόμο της διάθλασης, έφθασε στο αποδεκτό σήμερα συμπέρασμα ότι το βασικό ουράνιο τόξο ήταν συνέπεια μιας ανάκλασης στο εσωτερικό των σφαιρικών σταγόνων και το δευτερεύον συνέπεια δύο ανακλάσεων στο εσωτερικό των σταγόνων. Με βάση πάντα τον νόμο της διάθλασης υπολόγισε και το ύψος στο οποίο κάνει την εμφάνισή του. Οι ερμηνείες, όμως τις οποίες πρότεινε για τα χρώματα ήταν ελάχιστα πειστικές διότι δεν διέθετε τη νευτωνική θεωρία.

58 Η οπτική του Νεύτωνα πρόσφερε σοβαρές βελτιώσεις στην ερμηνεία του φαινομένου βασιζόμενες στο ότι η μπλε ακτινοβολία «λυγίζει» περισσότερο από την κόκκινη. Η οικοδόμηση μιας ολοκληρωμένης ερμηνείας συνεχίστηκε τον 19ο αιώνα μετά την παρέμβαση και του Thomas Young o οποίος υποστήριξε ότι το φως είναι κυματική οντότητα με μήκος κύματος κάτι το οποίο ο Νεύτων είχε αρνηθεί. Τον 20ο αιώνα η σύγχρονη ερμηνεία εμπλουτίστηκε με την θεωρία του Gustav Mie για τη σκέδαση του φωτός σε σωματίδια .

59 Οι εξηγήσεις των φυσικών δεν είναι τόσο εύκολο να κατανοηθούν
Οι εξηγήσεις των φυσικών δεν είναι τόσο εύκολο να κατανοηθούν. Μελετούν τη διαδρομή μιας φωτεινής ακτίνας σε ένα σταγονίδιο βροχής το οποίο θεωρούν σφαιρικό. Ξέρουν ότι ο δείκτης διάθλασης του νερού για τις διάφορες ακτινοβολίες είναι γύρω στο 1,33. Στο μοντέλο που προτείνουν, ας παρακολουθήσουμε τη διαδρομή μιας μονοχρωματικής ακτίνας, ας πούμε μιας πράσινης, όταν πέσει σε μια διάφανη σφαίρα με δείκτη διάθλασης 1,337. Η κάθετος στην επιφάνεια μιας σφαίρας είναι μια ευθεία που κατευθύνεται στο κέντρο της.

60 Ας υποθέσουμε ότι η οριζόντια διαδιδόμενη στον αέρα πράσινη πέφτει με γωνία 6Ο0. Κατά ένα μέρος ανακλάται και κατά ένα μέρος διαθλάται, σύμφωνα με τον νόμο, με γωνία θ1 = 40, Ας παρακολουθήσουμε την ποσότητα που διαθλάστηκε. Ταξιδεύει μέσα στη σφαίρα και πέφτει στη διαχωριστική επιφάνεια με γωνία και πάλι – σύμφωνα με τη Γεωμετρία- ίση με θ2 = 40, 370 , οπότε κατά ένα μέρος ανακλάται και κατά ένα μέρος διαθλάται.

61 Ας παρακολουθήσουμε την ανακλώμενη
Ας παρακολουθήσουμε την ανακλώμενη. Συνεχίζει να ταξιδεύει μέσα στη σφαίρα και πέφτει στη διαχωριστική επιφάνεια με γωνία και πάλι ίση με θ4 = 40, 370 , οπότε κατά ένα μέρος ανακλάται και κατά ένα μέρος διαθλάται. Ας παρακολουθήσουμε την ποσότητα που διαθλάστηκε και βγήκε στον αέρα.

62 Η γωνία με την οποία εξέρχεται είναι -σύμφωνα με τον νόμο του Snell - ίση με 600. Οι γωνίες θ1,θ2,θ3,θ4 είναι ίσιες μεταξύ τους και η συνολική «στροφή» της πράσινης ακτίνας είναι περίπου 138,50. Το αντίστοιχο φως φθάνει σε ανθρώπινο μάτι ως μία διαφορετική δέσμη πράσινη .

63 Για μία κόκκινη ακτίνα, η οποία πέφτει στο ίδιο σημείο με την πράσινη υπό γωνία επίσης 600, μετά από μία ανάλογη περιπέτεια μέσα στη σφαιρική σταγόνα υπολογίζεται ότι εξέρχεται μετά από συνολική στροφή Το αντίστοιχο φως φθάνει σε ανθρώπινο μάτι ως μία διαφορετική δέσμη κόκκινη που σχηματίζει με τον ορίζοντα γωνία 420. Ενδιαφερόμαστε με ανάλογο τρόπο για τη διαδρομή της μπλε συνιστώσας ακτινοβολίας κατά την πρόσπτωση υπό γωνία θ1 = 600 και διαπιστώνουμε θεωρητικά ότι εξέρχεται από τη σταγόνα με συνολική εκτροπή

64 Το αντίστοιχο φως φθάνει σε ανθρώπινο μάτι ως μία διαφορετική δέσμη μπλε υπό γωνία 400 ως προς τον ορίζοντα  Ανάλογη διαδρομή έχουν και οι άλλες ακτινοβολίες-χρώματα, η πορτοκαλί, η κίτρινη, η ιώδης .

65

66

67 Η ΦΩΤΕΙΝΗ ΠΛΕΥΡΑ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ I do not know what I may appear to the world, but to myself I seem to have been only like a boy playing on the sea- shore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me. Δεν ξέρω τι μπορεί να φαίνομαι στον κόσμο, για τον εαυτό μου όμως δεν είμαι παρά ένα αγοράκι που παίζει στην ακρογιαλιά, περνάω την ώρα μου βρίσκοντας πού και πού κανένα βότσαλο πιο γυαλιστερό ή κανένα κοχύλι ομορφότερο από τα συνηθισμένα, ενώ ο μεγάλος ωκεανός της αλήθειας κείται όλος ανεξερεύνητος μπροστά μου.

68 ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΠΟΛΥ! ΑΓΓΕΛΙΚΗ ΧΑΤΖΗ ΣΤΕΛΙΟΣ ΦΑΚΑΣ

69 HAPPY BIRTHDAY ΚΥΡΙΕ ΚΑΤΕΡΗ!!!

70 … ΤΕΛΟΣ