Optik, Kubbealtılugatı Sözlüğü'ne göre "Fiziğin ışık ve ışıkla ilgili olayları inceleyen kolu"^【1】  olarak tanımlanır. İlk ışık kavramları, dini kökenlere dayanır. Örneğin, Antik Mısır’da ışık, güneş tanrısı Ra’nın gözünden yayılan ilahi bir güç olarak kabul edilirdi. Benzer şekilde, İncil’de de ışık, yaratılışın ilk gününde Tanrı tarafından yaratılmış bir varlık olarak tanımlanır. Bu kutsal metinlerde, ışık iyilikle, karanlık ise kötülükle ilişkilendirilir. Işığın ilahi bir varlık olarak görülmesi, eski toplumların bilimi açıklamaktan çok dini ve sembolik anlamlarla ilgilendiğini gösterir.

 

Eski Yunan filozofları, ışığın doğasını ve görmenin mekanizmasını anlamaya yönelik çalışmaları başlatmışlardır. Pisagorcular, görmenin gözden nesneye doğru bir şeyin çıkmasıyla gerçekleştiğini düşünürken, Demokritos’un takipçileri, nesneden göze katı bir maddenin ulaştığını öne sürmüşlerdir. Empedokles’in takipçileri ise, görmenin hem gözden nesneye hem de nesneden göze doğru bir hareketin sonucu olduğunu savunmuşlardır.

Orta Çağ İslam Dünyasında Optik

Orta Çağ’da, İbn el-Heysem (Latince bilinen ismi: Alhazen), ışığın doğası ve görme mekanizması üzerine önemli deneysel çalışmalar yapmıştır. İbn el-Heysem, doğrudan parlak cisimlere bakıldığında hissedilen acı ve parlak cisimlere bakıldıktan sonra oluşan sonraki görüntülerden yola çıkarak görmenin gözden çıkan bir şeyle değil, nesneden göze gelen ışık ışınları ile gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, gözün anatomisini inceleyerek görmenin kristalin merceğin yüzeyinde değil, retinada gerçekleştiğini ileri sürmüştür. Onun çalışmaları, deneysel gözleme dayanarak eski Yunan düşüncesinden ayrılırken, Batı’da eski Yunan’ın gözden çıkan ışın kavramı uzun süre etkili olmaya devam etmiştir.

 

^{İbn el-Heysem (Yapay Zekâ ile Oluşturulmuştur.)}

İbn el-Heysem’in optik külliyatının merkezinde yedi “kitap/cilt” halinde tertip edilen Kitâb el-Menâzır yer alır; ilk üç kitap doğrudan görmeye, dördüncü–altıncı kitaplar yansımaya, yedinci kitap ise kırılmaya ayrılmıştır. Eserin Latince dünyadaki dolaşımı 12. yüzyıl sonları–13. yüzyıl başlarında başlamış; Friedrich Risner’in 1572 Basel baskısı (Opticae Thesaurus) ile Avrupa’da Roger Bacon, John Pecham, Witelo, Kepler, Snell, Fermat ve Descartes üzerinde kurucu bir etki üretmiştir. Doğu geleneğinde ise Kemâlüddîn el-Fârisî’nin Tenkîh el-Menâzır’ı ve Takiyyüddîn’in Kitâb-ı Nûr’u derin izler taşır. Bu çerçevenin içinde Işık Üzerine risalesi, ışığın yayılımı, saydamlık/opaklık ve “ikincil ışık” (ışıklandırılmış cisimlerin yaydığı zayıf ışık) gibi temaları ayrıntılandırarak Kitâb el-Menâzır’ı tamamlar. Ayrıca, parabolik ve küresel aynalar, mercekler, gökkuşağı ve hâle, tutulmalar, gölgeler ve yıldız ışığı gibi alt başlıklara özgü müstakil risaleler de külliyatın parçasıdır.

 

Görme Kuramı: İbn el-Heysem, Antikçağ’dan devralınan “gözden ışın çıkışı” (Gözışın Kuramı) görüşünü eleştirir ve görmenin, nesneden göze gelen ışık ve renk etkisiyle gerçekleştiğini savunur. Argümanın çekirdeği şudur: Gözden ışın çıksa dahi, nesneden göze bir şey dönmezse görme gerçekleşmez; parlak nesnelere bakarken duyulan acının dış etkiden kaynaklanması da gözün alıcı olduğunu gösterir. Görme, kaynağı nesne, hedefi göz olan bir ışık/görme konisi ile kurulur; nesnenin uzaklığı-yakınlığı, göze gelen koni açısını değiştirerek büyüklük algısını belirler.

 

Yansıma: Düz, küresel, silindirik ve konik aynalarda birincil ve ikincil ışıkların davranışını deneylerle inceleyen İbn el-Heysem, yansımada geliş açısı = yansıma açısı ilkesini özgün bir geometrik yapı ile temellendirir. “Hızlar Dörtgeni” diye anılan bu yaklaşım, gelen hareketin yüzeye dik ve teğetsel bileşenlere ayrılmasına dayanır; yüzeyin “direnci” dik bileşeni tersine çevirirken teğetsel bileşen korunur, bileşke hareket normalle eşit açılı bir yansımayı zorunlu kılar. Bu kanıtlama, aynaların çeşitli eğriliklerinde görülen görüntü kusurlarının sınıflandırılmasına da metodik bir zemin sağlar.

 

Kırılma: Kırılmada da aynı bileşen analizi kullanılır: Işık iki ortamın ara yüzeyine eğik gelirse, yoğunluğa bağlı bir dirençle karşılaşır; az yoğundan çok yoğuna geçişte normale doğru, tersinde normalden öteye sapar. İbn el-Heysem bunu mekanik analojilerle (ör. dik gelen taşın levhayı daha kolay delmesi) açıklar; “dik hareket daha güçlüdür, dike yakın olan eğik hareket uzak olana göre daha kolaydır” ilkesiyle, kırılma geometrisini hız-bileşen şeması üzerinden kurar. 

Karanlık Kutu (Camera Obscura)

Fotoğraf makinesinin bilinen en erken biçimi olan karanlık kutu (camera obscura), İbn el-Heysem’in optik deneylerinde kullandığı en önemli araçlardan biridir. Bu düzenekte ışık geçirmeyen bir kutunun bir yüzüne küçük bir delik açılır; dışarıdaki nesnelerden yansıyan ışık, bu delikten geçerek kutunun iç yüzeyinde ters bir görüntü oluşturur. Deliğin küçülmesiyle görüntü netleşir ancak parlaklığı azalır; dolayısıyla mercek kullanımıyla görüntü daha belirgin hâle getirilebilir.

 

İbn el-Heysem, güneş tutulması sırasında penceredeki küçük bir delikten odaya giren ışığın duvarda hilal biçiminde bir görüntü oluşturduğunu fark etmiş ve ışığın doğrusal yayıldığını deneyle göstermiştir. Bu düzeneği “beytü’l-müzlim” (Arapça: karanlık oda) olarak adlandırmıştır. Kavram sonradan Latinceye camera obscura şeklinde çevrilmiş ve fotoğraf teknolojisinin kuramsal temelini oluşturmuştur.

 

^{İbn el-Heysem Karanlık Oda Tasviri (Yapay Zeka ile Oluşturulmuştur.)}

Rönesans ve Modern Optik

13.yüzyılın sonlarına doğru İtalyan cam ustaları, presbiyopiyi (yaşlanma nedeniyle miyopluk) düzeltmek için gözlük merceklerini icat ettiler. Ancak bu buluş, o dönemde bilimsel bir ilgi uyandırmadı ve mercekler sadece büyülü nesneler olarak görüldü. Yüzyıllar sonra Kepler, ışık ışınlarının mercekler aracılığıyla nasıl kırıldığını inceleyerek gözlük merceklerinin görme bozukluklarını nasıl düzelttiğini açıkladı. Kepler, görmenin retinada oluşan ters görüntüyle gerçekleştiğini iddia etti. Da Vinci, gözü camera obscura ile karşılaştırarak benzer bir mekanizmayı daha önce ifade etmişti.

 

14.yüzyılın sonlarına gelindiğinde, Hollandalı gözlük yapımcıları, iki merceği birleştirerek teleskopu icat ettiler. Galileo, bu aracın bilimsel potansiyelini fark eden ilk kişi oldu ve teleskoplarını geliştirerek gezegenleri inceledi. Jüpiter’in dört uydusunu keşfetti ve Venüs’ün evrelerini gözlemledi. Galileo'nun gözlemleri, Kopernik'in güneş merkezli evren modelini destekledi. Kepler ise bu yeni keşiflerin teorik temelini geliştirerek ışık kırılması ve teleskopların çalışma prensiplerini açıkladı. Bu dönemde, gözleme dayalı yeni bir bilimsel yöntem gelişmeye başladı; bu yöntem, eski dönemlerin varsayımlarına dayalı yaklaşımlarına kıyasla deneysel doğrulamayı esas alıyordu.

 

Bu bilimsel yaklaşımların sonucunda ışığın ve görmenin doğası hakkında önemli bilgiler elde edilmiştir. Işık, bir nesnenin her noktasından gözlemcinin gözüne doğru ilerleyen bir varlık olarak kabul edilir. Nesneler ya doğrudan bir ışık kaynağı olabilir ya da yansıyan ışık sayesinde şekilleri ve renkleri ortaya çıkar. Işık ışınları göz bebeğinden geçerek retinada bir görüntü oluşturur ve bu görüntü beyne iletilir.