Lịch sử Quang học - Phần 4 | Thư Viện Vật Lý

1700-1799

Với Isaac Newton ở tiền tuyến, cuộc cách mạng khoa học do Copernicus khởi xướng đã đến gần và kỉ nguyên khoa học cổ điển bắt đầu. Phương pháp khoa học chính thức trở thành một tập hợp những thủ tục sẽ tiêu chuẩn hóa sự khảo sát khoa học. Các cơ sở của vật lí học, hóa học, và sinh học được xác lập và, quan trọng nhất, các nhà khoa học cuối cùng đã có thể thực hiện các nghiên cứu của họ mà không bị nhà thờ hay chính quyền cấm đoán nữa.

Máy phát tĩnh điện thế kỉ 18

Năm 1704, Newton cho xuất bản quyển Opticks, một bản hợp nhất các tác phẩm và thí nghiệm của ông về ánh sáng, màu sắc và quang học, và là một sự trình diễn về lí thuyết hạt ánh sáng của ông. Là một kiệt tác vật lí thực nghiệm, quyển sách này không chỉ trình bày công phu nghiên cứu trước đó của ông về quang học, mà còn nêu rõ làm thế nào sử dụng các thí nghiệm để khảo sát một đề tài nào đó. Ông giải thích cách sử dụng các giả thuyết để thúc đẩy thêm thí nghiệm cho đến khi thu thập đủ thông tin để chính thức đề xuất một lí thuyết. Opticks là một kiểu mẫu cho nghiên cứu nhiệt, ánh sáng, điện, từ và hóa học, cho đến những năm 1800.

Nếu như còn có chút tư tưởng dai dẳng nào về một vũ trụ địa tâm bất biến, thì chúng đều bị bác bỏ bởi những khám phá thiên văn mới. Năm 1710, sau khi so sánh các bản đồ sao của ông với bản đồ của người Hi Lạp cổ đại, Edmund Halley phát hiện thấy vị trí của các ngôi sao đã thay đổi trong 1800 năm trôi qua đó. Mười tám năm sau, James Bradley nhận thấy vị trí của các ngôi sao thay đổi từ năm này sang năm khác. Hai quan sát này chỉ có thể giải thích được nếu như Trái đất quay xung quanh Mặt trời và vào giữa thế kỉ thì lí thuyết địa tâm hoàn toàn chết rụi.

Kính thiên văn khúc xạ (khoảng những năm 1700)

Kính thiên văn và kính hiển vi đều gặp phải các trở ngại về nhiễu màu sắc và chất lượng hình ảnh nghèo nàn, nhưng chúng đã được trau chuốt và cải tiến trong những năm 1700. Một phát triển lớn đối với cả hai dụng cụ trên là sự phát minh ra thấu kính tiêu sắc vào năm 1733 của Chester Moor Hall. Những thấu kính này, một cặp gồm một thấu kính lồi bằng thủy tinh crown và một thấu kính lõm bằng thủy tinh flint, loại trừ được nhiều sự méo ảnh thường xuất hiện với các dụng cụ của thời kì ấy. Mặc dù được phát minh ra đầu tiên cho kính thiên văn, nhưng những thấu kính này đã được Benjamin Martin cải tiến để sử dụng trong kính hiển vi vào năm 1774.

Các nhà thiên văn đã có thể nhìn sâu hơn vào bóng đêm và họ tìm thấy những bí ẩn mới để chinh phục khi họ hướng kính thiên văn của mình lên bầu trời. Năm 1781, William Herschel phát hiện ra cái ông nghĩ là một sao chổi mới, một vật thể sáng rỡ trước đó được xem là một ngôi sao. Ông đặt tên cho nó là Georgium Sidus, tôn vinh người bảo trợ của ông, nhà vua George III, nhưng sau đó ông học được từ một nhà thiên văn nghiệp dư ở Đức, Wilhelm Olbers, rằng nó có khả năng là một hành tinh hơn là một sao chổi. Olbers gần đó đã phát triển một phương pháp mới tính ra quỹ đạo của các sao chổi, và vật thể này, trong khi nó di chuyển, không tuân theo loại quỹ đạo giống như các sao chổi. Hành tinh đầu tiên được phát hiện ra kể từ thời cổ xưa, Georgium Sidus được đổi thành tên Thiên Vương tinh vào năm 1850.

Kính Jealousy (khoảng 1780)

Một khám phá đầy triển vọng trong thế kỉ này là mối liên hệ giữa tia sét và dòng điện, như đã chứng minh bởi thí nghiệm cái diều bay nổi tiếng vào năm 1752 của Benjamin Franklin. Thí nghiệm này và những thí nghiệm khác đã thuyết phục Franklin rằng mọi chất liệu đều có một loại “chất lỏng” điện nào đó. Ở nước Anh, William Watson đi đến cùng kết luận đó một cách độc lập. Những nghiên cứu như thế này đã đặt nền tảng cho các nghiên cứu trong thế kỉ thứ 19 về bản chất của ánh sáng, dòng điện, và từ tính, và khám phá thấy ánh sáng là một hiện tượng điện từ.

1700 – 1799

1704	Isaac Newton (Anh) xuất bản quyển *Opticks*, bộ sưu tập của ông gồm các bài báo liên quan đến ánh sáng, màu sắc, và quang học. Nó gồm một sự trình bày chi tiết của thuyết hạt ánh sáng và phân tích phổ của ánh sáng trắng.
1710	Edmund Halley (Anh) kết luận rằng vị trí của các ngôi sao trên bầu trời đêm đã và đang thay đổi theo thời gian. Ông còn nghĩ ra một lí thuyết về quỹ đạo của sao chổi, trong đó có ngôi sao chổi mang tên ông, Sao chổi Halley.
1725	Edmund Culpeper (Anh) giới thiệu một mẫu kính hiển vi mới, trở lại với kính hiển vi ba chân nguyên bản ban đầu, nhưng gắn trên một bàn soi nâng phía trên mặt bàn. Một gương cầu lõm chèn vào bên dưới bàn soi, cho phép mẫu vật nổi rõ lên một chút.
1728	Nhà thiên văn học người Anh James Bradley công bố khám phá của ông rằng một số ngôi sao hơi thay đổi vị trí một chút từ năm này sang năm khác. Ông còn sử dụng các phép đo từ nghiên cứu của ông để xác nhận rằng tốc độ của ánh sáng là hữu hạn và xác định nó vào khoảng 295.000 km/s.
1733	Chester Moor Hall (Anh) phát minh ra thấu kính tiêu sắc dùng cho kính thiên văn, nó loại trừ được nhiều sự méo ảnh bằng cách ghép một thấu kính lồi bằng thủy tinh crown với một thấu kính lõm bằng thủy tinh flint gốc chì.
1738	Johannes Nathaniel Lieberkuhn (Đức) phát minh ra bộ gắn phản xạ cho kính hiển vi. Chế tạo bằng kim loại mài nhẵn, nó làm tăng thêm lượng ánh sáng chiếu lên trên một mẫu vật.
1738	Benjamin Martin, một nhà chế tạo thiết bị người Anh, phát triển “Kính hiển vi Phổ thông Đầu tiên”, một chiếc kính hiển vi nhỏ gọn và linh hoạt. Sau này, ông còn thiết kế một chiếc kính hiển vi nhỏ đơn giản mà ông gọi là “kính hiển vi phản xạ bỏ túi”. Sau này nó được gọi là kính hiển vi trống và trở nên rất thông dụng, vẫn còn được sử dụng trong phần lớn những năm 1800.
1742	Chuyên gia quang học người Anh John Cuff thiết kế ra một chiếc kính hiển vi ghép linh hoạt, dễ sử dụng, được giới thiệu và quảng bá rộng rãi qua sự xuất bản tập sách của Henry Baker, *Kính hiển vi thật là đơn giản*. Thiết kế này vẫn thông dụng trong những năm 1800.
1750	John Cuff thiết kế và chế tạo một chiếc kính hiển vi tháo lắp, đơn giản, công suất thấp, dùng cho nghiên cứu và phân tích các mẫu vật dưới nước.
1752	Thomas Melvil (Scotland) quan sát các vạch sáng trong quang phổ của những ngọn lửa khi đưa những nguyên tố khác nhau vào trong ngọn lửa.
1752	Benjamin Franklin (Mĩ) tiến hành một loạt thí nghiệm, trong đó có thí nghiệm cánh diều bay nổi tiếng, và kết luận rằng sét là một hiện tượng điện.
1758	John Dollond (Anh) phát minh lại thấu kính tiêu sắc và nhận bằng sáng chế cho thiết kế đó.
1761	Johann Heinrich Lambert (Đức) đưa ra thuật ngữ “suất phản chiếu” để mô tả tính phản xạ khác nhau của các hành tinh.
1772	Nhà khoáng vật học người Pháp Jean-Baptiste Romé de l'Isle xuất bản quyển *Chuyên luận về Tinh thể học*, trong đó ông xác nhận rằng góc giữ các mặt tương ứng luôn luôn là bằng nhau. Ngoài ra, ông còn chỉ ra rằng những góc này luôn là đặc trưng của một khoáng chất nhất định.
1779	Wilhelm Olbers, một bác sĩ và nhà thiên văn học người Đức, nghĩ ra một phương pháp mới tính ra quỹ đạo của các sao chổi.
1781	Nhà thiên văn người Anh, gốc Đức, William Herschel, phát hiện ra hành tinh mới đầu tiên kể từ thời tiền sử, nhưng ông tin nó là một sao chổi. Ông đặt tên cho nó là Georgium Sidus để tôn vinh người bảo trợ của ông, nhà vua George III.
1781	Wilhelm Olbers sử dụng phương pháp mới của ông tính ra quỹ đạo của các sao chổi để xác định rằng ngôi sao chổi của Herschel, Georgium Sidus, chẳng là sao chổi gì hết, mà là một hành tinh. Năm 1850, nó được đặt tên lại là Thiên Vương tinh.
1782	John Goodricke, một nhà thiên văn người Anh, quan sát thấy độ sáng của ngôi sao Algol thăng giáng với một chu kì tuần hoàn và đề xuất rằng nó đang bị che khuất một phần bởi một vật thể quay xung quanh nó. Ông còn là người đầu tiên mô tả sao biến quang Cepheid (Delta Cephe). Mặc dù bị điếc, nhưng Goodricke có rất nhiều thành tựu trong quãng đời ngắn ngủi 21 năm của ông.
1786	Caroline Herschel (Đức/ Anh), chị gái của nhà thiên văn William Herschel, phát hiện ra ngôi sao chổi đầu tiên của bà. Bà tiếp tục ghi lại các quan sát của em bà, nhưng theo năm tháng đã tạo dựng nên sự nghiệp khoa học của riêng bà. Hội Thiên văn học Hoàng gia đã trao tặng bà huy chương vàng vào năm 1828.
1789	William Herschel (Đức, Anh) hoàn tất việc xây dựng một kính thiên văn phản xạ quang học ở Slough, nước Anh. Được xem là một trong những kì quan kĩ thuật của thế kỉ, nó có một cái gương kim loại đường kính 122 cm với tiêu cự 12 m.
1790	Kĩ sư người Pháp Claude Chappe phát minh ra điện báo semaphore. Hệ thống của ông sử dụng một loạt các trạm tín hiệu gắn ở những nơi cao, với các semaphore hai cánh dùng để phát tín hiệu và kính thiên văn dùng để quan sát tín hiệu từ những trạm khác.
1791	Nhà thiên văn tự học người Mĩ Benjamin Banneker phát triển các phép tính dự báo nhật nguyệt thực và pha mặt trăng. Sử dụng thông tin này, ông cho xuất bản một cuốn niên lịch và lịch thiên văn kết hợp cho đến năm 1802.