Jak to się dzieje, że malutki ptaszek siedzący na drzewie widziany w okularach lornetki jest na wyciągnięcie ręki? Odpowiedź daje optyka, dział fizyki badający światło, jego rozchodzenie się, odbijanie, oddziaływanie z różnymi przedmiotami. Wszystko, co widzimy, widzimy dzięki światłu. W ciemności przedmiot jest dla naszych oczu niewidoczny, mimo że przecież tam jest. Dopiero minimalna porcja światła pozwala coś dostrzec. Przeróżnymi przyrządami próbujemy opanować światło i wykorzystać je do lepszego widzenia maleńkich lub bardzo odległych przedmiotów. Spróbujmy zajrzeć pod obudowę lornetki, okularów czy mikroskopu i zobaczyć, jak te precyzyjne urządzenia działają.

Lupa

Już Seneka Młodszy, Rzymianin żyjący w I wieku naszej ery, zauważył, że jeśli na litery popatrzymy przez szklaną kulę wypełnioną wodą, to zobaczymy je większe i bardziej wyraźne. Podobny efekt uzyskano, gdy odpowiednio uformowano szkło czy kryształy. Podobno Neron obserwował na arenie walki gladiatorów przez odpowiednio wyszlifowany szmaragd powiększający. Dziś przyrządu powiększającego zwanego lupą używa zegarmistrz, modelarz czy filatelista zbierający znaczki. Lupa to najprostszy przyrząd optyczny, właściwie soczewka lub kilka soczewek, czyli odpowiednio wyprofilowane szkło albo tworzywo sztuczne w oprawce. Patrząc przez lupę, widzimy powiększony obraz przedmiotu. Co ciekawe, aby przyrząd mógł być nazwany lupą, musi powiększać co najmniej trzykrotnie. Jeżeli powiększenie jest mniejsze, nazywany jest szkłem powiększającym.

Okulary

Nie wiadomo, kto je wymyślił. Prawdopodobnie Arabowie lub Chińczycy. W Europie pojawiły się w XIV wieku, a dwa stulecia później, dzięki odkryciom Jana Keplera, zaczęto je wykorzystywać do leczenia wad wzroku. Okulary składają się z precyzyjnie dobranych soczewek. Z czasem Benjamin Franklin wynalazł okulary dwuogniskowe, w których można i czytać, i patrzeć w dal. W 1959 roku pojawiły się okulary progresywne. Ich soczewki są podzielone na obszary. Dzięki tym okularom też można patrzeć i w dal, i na przedmioty znajdujące się blisko, ale w przeciwieństwie do okularów dwuogniskowych zmiana widzenia następuje płynnie, a nie skokowo. Okulary są czasem zastępowane przez soczewki kontaktowe, noszone bezpośrednio na gałce ocznej.

Lornetka

To właściwie dwie lunety połączone razem, by do obserwacji używać obojga oczu. Najsłynniejszą i najczęściej spotykaną lornetką jest lornetka pryzmatyczna, składająca się z okularu, pryzmatu i obiektywu. Obiektyw (to, co skierowane jest na oglądany przedmiot) ma zebrać jak najwięcej światła, ponieważ obraz, który oglądamy, to nic innego jak światło. Im większy obiektyw, tym lepszy obraz. Obraz jako wiązki światła trafia do wnętrza lornetki. Ale obraz jest pomniejszony i odwrócony, dlatego, żebyśmy mogli zobaczyć obraz właściwy, musi on przejść przez pryzmat, który go odwraca. Pryzmat to co najmniej dwa szklane elementy, od których obraz się odbija i wychodzi odwrócony. Jednak aby lornetka powiększała oddalone elementy, potrzebna jest jeszcze trzecia część, czyli okular. Jest to zespół soczewek, który działa trochę jak lupa – powiększa obraz, który trafił do obiektywu. Każda lornetka ma dwa parametry określające jej moc. Opis lornetki 6 x 30 oznacza, że okulary powiększają obraz 6 razy przez obiektyw o średnicy 30 milimetrów.

Mikroskop

Służy do oglądania bardzo małych przedmiotów. Składa się z układu oświetlającego oglądaną próbkę, obiektywu i okularu. Do oświetlania przedmiotu może służyć lustro, które odbija światło, lub żarówka. Obiektyw i okular to zespół soczewek skupiających, czyli powiększających oglądany przedmiot. Okular działa jak lupa. Powiększa już powiększony obraz z obiektywu. Obudowa łącząca obiektyw z okularem zwana jest tubusem. Do regulacji ostrości służą dwie śruby – makro- i mikrometryczna. Między preparatem a obiektywem jest jeszcze kondensator, który skupia światło, tworząc z niego stożek trafiający do obiektywu. Mikroskop optyczny ma ograniczone możliwości powiększania – do ok. 1500 razy. Aby uzyskać większe powiększenia, trzeba posłużyć się mikroskopem elektronowym, który jest jednak już innym urządzeniem. Pierwsze nowoczesne mikroskopy powstały pod koniec XVI wieku. Za ojców tego przyrządu uważa się Holendrów: Zachariasza i Hansa Jansenów, choć ich mikroskop powiększał tylko 10 razy. Mikroskop, dzięki któremu można było po raz pierwszy zobaczyć żywe komórki, skonstruował Antoni van Leeuwenhoek.

Teleskop

To przyrząd do obserwacji gwiazd i planet na nocnym niebie. Najpopularniejszy jest teleskop zwierciadlany systemu Newtona. Składa się z dwóch zwierciadeł i okularu. Promienie wpadają do środka tuby teleskopu, czyli tubusu. Na jego dnie znajduje się zwierciadło wklęsłe, które pełni rolę obiektywu. Odbite promienie trafiają w drugie zwierciadło – płaskie, kierujące je wprost do obiektywu i stąd do oka obserwatora. Okular to zespół soczewek powiększających obraz. Teleskopy powiększają ok. 200 razy, ale w ich działaniu ważniejsza jest średnica obiektywu, aby jak najlepiej zbierały światło, którego oddalone planety emitują bardzo niewiele.