Кіріспе

Оптика ежелгі египеттіктер мен Месопотамиялықтардың линза жасауымен басталды, одан кейін ежелгі грек философтары жарық пен көру туралы теорияларды жасады, ал грек-рим әлемінде геометриялық оптика дамыды. "Оптика" сөзі грек тіліндегі τα ὀπτικά сөзінен шыққан, ол "көрініс, сыртқы түр" деген мағынаны білдіреді. Оптика ортағасырлық ислам әлемінде физикалық және физиологиялық оптиканың басталуы сияқты жаңалықтармен маңызды өзгерістерге ұшырады, содан кейін дифракциялық оптиканың пайда болған ерте заманауи Еуропада одан әрі дамыды. Оптиканың бұл ертедегі зерттеулері қазір "классикалық оптика" деп аталады. "Заманауи оптика" термині 20 ғасырда кеңінен дамыған оптикалық зерттеулер салаларын, мысалы, толқындық оптика мен кванттық оптиканы білдіреді.

Геометриялық оптика

Бұл жерде қарастырылған ерте жазушылар көруді физикалық, физиологиялық немесе психологиялық емес, геометриялық проблема ретінде қарастырды. Геометриялық оптика туралы трактаттың ең алғашқы белгілі авторы – геометр Евклид (б.з.д. 325–265 ж.). Евклид геометрияны өзінен-өзі түсінікті аксиомалар жиынтығымен зерттеуді бастағандай, оптиканы да зерттеуді бастады. Сызықтар (немесе көру сәулелері) нысанға тура сызықпен жүргізілуі мүмкін. Бұл сызықтар нысанға түсіп, конус құрайды. Сызықтар түсетін нәрселер көрінеді. Үлкен бұрыштан қарағанда нәрселер үлкендей көрінеді. Жоғарырақ сәулемен көрінетін нәрселер жоғарырақ көрінеді. Оң және сол сәулелер оң және сол жаққа бағытталғандай көрінеді. Бірнеше бұрыштан көрінетін нәрселер анық көрінеді. Евклид осы көру сәулелерінің физикалық табиғатын анықтаған жоқ, бірақ геометрия принциптерін қолданып, перспективаның әсерін және алыстан көрінетін нәрселердің дөңгеленуін талқылады. Евклид талдауын қарапайым тікелей көрумен шектегенде, Александриялық Герон (б.з. 10–70 ж.) геометриялық оптика принциптерін кеңейтіп, жарық шағылысуы (каптоптика) мәселелерін қарастырды. Евклидтен өзгеше, Герон көру сәулелерінің физикалық табиғаты туралы кейде түсініктеме берді, олар көзден көрінетін нысанға үлкен жылдамдықпен жүретінін, тегіс беттерден шағылысатынын, бірақ жылтыратылмаған беттердің тесіктерінде тұрып қалуы мүмкін екенін көрсетті. Бұл эмиссия теориясы деп аталды. Герон түсу бұрышы мен шағылысу бұрышының теңдігін дәлелдеді, себебі бұл нысаннан бақылаушыға дейінгі ең қысқа жол. Осыған сүйене отырып, ол нысан мен оның жазық айнадағы бейнесі арасындағы белгілі бір қатынасты анықтады. Атап айтқанда, бейне айнаның артында, нысан айнаның алдында орналасқандай көрінеді. Герон сияқты, Клавдий Птолемей өзінің екінші ғасырдағы «Оптика» еңбегінде көру сәулелерін көзден нысанға қарай бағытталған деп қарастырды, бірақ Героннан өзгеше, көру сәулелері дискретті сызықтар емес, үздіксіз конус құрайды деп есептеді. «Оптика» Птолемейдің жарық шағылысуы мен сынуын зерттеуін көрсетеді. Ол ауа, су және шыны арасындағы сыну бұрыштарын өлшеді, бірақ жарияланған нәтижелері оның өлшеулерін сыну бұрышы түсу бұрышына пропорционалды деген (бұрыс) болжамына сәйкес келтіргенін көрсетеді.

Ислам әлемінде

Ал Кинди (шамамен 801–873 ж.ж.) Ислам әлеміндегі ең алғашқы маңызды оптика жазушыларының бірі болды. Батыста De radiis stellarum деп белгілі болған еңбегінде Ал Кинди "дүниедегі барлық нәрселер әр бағытта сәулелер шығарады, олар бүкіл әлемді толтырады" деген теорияны дамытты. Бұл сәулелердің белсенді күші туралы теория Ибн әл-Хайтам, Роберт Гросетесте және Роджер Бэкон сияқты кейінгі ғалымдарға әсер етті. 980 жылдары Бағдадта жұмыс істеген математик Ибн Сахл, Птолемейдің "Оптика" еңбегіне түсініктеме жазған алғашқы ислам ғалымы. Оның "Күйдіретін құралдар туралы" (Fī al 'āla al muḥriqa) трактатын Рашид (1993) фрагментті қолжазбалардан қайта құрастырды. Бұл жұмыста қисық айналар мен линзалардың жарықты қалай сындырып, шоғырландыратыны қарастырылады. Ибн Сахл сондай-ақ Снелл заңына математикалық жағынан тең болатын сыну заңы туралы айтады. Ол жарық сыну заңын пайдаланып, жарықты ось бойындағы бір нүктеге шоғырландыратын линзалар мен айналардың пішіндерін есептеп шығарды. 1010 жылдары жазған Ибн әл-Хайтам (Батыс Еуропада Альхацен немесе Альхазен деп аталды) Ибн Сахлдың трактатын және Птолемейдің "Оптикасының" арабша жартылай аудармасын алды. Ол грек оптикалық теорияларын жан-жақты және жүйелі түрде талдады. Ибн әл-Хайтамның ең маңызды жетістігі екі есе болды: біріншісі, Птолемейдің пікіріне қарсы, көрудің себебі көзге кіретін сәулелер екенін дәлелдеу; екіншісі, бұрынғы геометриялық оптикалық жазушылар талқылаған сәулелердің физикалық табиғатын анықтау, оларды жарық пен түстің формалары ретінде қарастыру. Содан кейін ол осы физикалық сәулелерді геометриялық оптика принциптеріне сәйкес талдады. Ол оптика туралы көптеген кітаптар жазды, ең бастысы – Латын тіліне De aspectibus немесе Perspectiva деп аударған "Оптика кітабы" (араб тілінде Kitab al Manazir), ол оның идеяларын Батыс Еуропаға таратып, оптиканың кейінгі дамуына үлкен әсер етті. Авиценна (980–1037) Альхазеннің жарық жылдамдығы шекті деген пікірін қолдады, себебі ол "жарық көзінің сәуле шығаруы, жарық көзінен белгілі бір бөлшектердің шығуымен байланысты болса, жарық жылдамдығы шекті болуы керек" деді. Әбу Райхан әл-Бируни (973–1048) да жарықтың жылдамдығы шекті екеніне келісті және жарық жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан әлдеқайда жоғары екенін айтты. 11 ғасырдың екінші жартысында Аль-Андалуста өмір сүрген Әбу Абдалла Мұхаммед ибн Маудх оптика туралы еңбек жазды, ол кейін Латын тіліне Liber de crepisculis деп аударылды және қателікпен Альхазенге жатқызылды. Бұл "таңғы қараңғылықтың басында және кешкі қараңғылықтың соңында күннің батыру бұрышын бағалауды және осы және басқа да деректердің негізінде күн сәулелерінің сынуына жауапты атмосфералық ылғалдың биіктігін есептеуге тырысуды қамтитын қысқа жұмыс" болды. Оның тәжірибелері нәтижесінде ол қазіргі заманғы мәнге жақын 18° мәнін алды. 13 ғасырдың соңы мен 14 ғасырдың басында Құтб әл-Дин әл-Ширази (1236–1311) және оның шәкірті Камал әл-Дин әл-Фариси (1260–1320) Ибн әл-Хайтамның жұмысын жалғастырды және олар жаңбыр құбылысын дұрыс түсіндірген алғашқылардың қатарында болды. Әл-Фариси өзінің зерттеулерін "Китаб танких әл-маназир" (Ибн әл-Хайтамның оптикасын қайта қарау) еңбегінде жариялады.

Ортағасырлық Еуропа

Ағылшын епископы Роберт Гроссетест (шамамен 1175–1253) ортағасырлық университеттің пайда болу және Аристотельдің еңбектерінің жаңадан ашылу кезеңінде ғылыми тақырыптардың кең ауқымында жазған. Гроссетест ерте ортағасырлық білімнің платонизмі мен жаңа аристотелизм арасындағы кезеңді бейнеледі, сондықтан көптеген жазбаларында математиканы және Платонның жарық метафорасын қолдануға бейімді болды. Ол жарықты төрт түрлі аспектіде қарастырған: жарықтың эпистемологиясы, жарықтың метафизикасы немесе космогониясы, жарықтың этиологиясы немесе физикасы және жарықтың теологиясы. Эпистемология және теология мәселелерін еңсеріп, Гроссетесттің жарық космогониясы ғаламның пайда болуын ортағасырлық «үлкен жарылыс» теориясы ретінде сипаттайды. Оның «Хексамерон» (1230 ж. шамасы) және «Жарық туралы» (1235–1240 ж. шамасы) еңбектері Жаратılıс кітабының 1:3 аятынан («Құдай: «Жарық болсын!» деді») шабыттанды, және олар жаратылыс процесін кеңейіп (және қысқарып) жатқан жарық сферасының тудыратын күшінен туындаған табиғи физикалық процесс ретінде сипаттады. Оның жарықты физикалық себептің негізгі факторы ретінде қарастыруы «Сызықтар, бұрыштар және пішіндер туралы» еңбегінде «табиғи агент өзінен алушыға өз күшін таратады» және «Жерлердің табиғаты туралы» еңбегінде «әрбір табиғи әрекет сызықтардың, бұрыштардың және пішіндердің өзгеруі арқылы күш-қуат және әлсіздік жағынан өзгереді» деп айтылады. Ағылшын францисканы Роджер Бэкон (шамамен 1214–1294) Гроссетесттің жарықтың маңыздылығы туралы жазбаларынан күшті әсер алды. Оның оптикалық еңбектерінде («Perspectiva», «De multiplicatione specierum» және «De speculis comburentibus») ол жақында аударған оптикалық және философиялық еңбектердің кең ауқымын келтірді, соның ішінде Альхазен, Аристотель, Авиценна, Аверроэс, Евклид, аль-Кинди, Птолемей, Тидей және Африкалық Константин. Ол сөз созбен еліктеуші болмаса да, жарық және көрудің математикалық талдауын араб жазушысы Альхазеннің жазбаларынан алды. Бірақ ол осыған, мүмкін Гроссетестен алынған неоплатондық тұжырымды қосты, әрбір объект өзіне сәйкес жақын объектілерге әсер ететін күшті (түрлерді) шығарады. Бэконның оптикалық түрлер терминін қолдануы Аристотель философиясындағы түр/тұқым санатынан ерекшеленеді. Пітер Лиможскийдің (1240–1306) «Көзге қатысты моральдық трактаты» (лат. Tractatus Moralis de Oculo) сияқты кейінгі еңбектер Бэконның жазбаларындағы идеяларды танымал етуге және таратуға көмектесті. Тағы бір ағылшын францисканы Джон Печам (1292 ж. қайтыс болды) Бэконның, Гроссетесттің және ертерек жазушылардың әртүрлі еңбектеріне сүйене отырып, орта ғасырлардағы оптика бойынша ең көп қолданылатын оқулық болған «Perspectiva communis» еңбегін жазды. Оның кітабы жарық пен түстің табиғатынан гөрі, көру мәселесіне, қалай көретінімізге қатысты болды. Печам Альхазеннің үлгісін ұстанды, бірақ Альхазеннің идеяларын Роджер Бэконның көзқарасымен түсіндірді. Өзінің алдыңғылары сияқты Витело (шамамен 1230 ж. туған, 1280–1314 ж. аралығында қайтыс болған) грек және араб тілдерінен жақында аударған оптикалық еңбектердің кең көлемін пайдаланып, тақырыптың толық баяндамасын жасады. Оның көру теориясы Альхазенді ұстанады және ол Бэконның түрлер туралы тұжырымын қарастырмайды, бірақ оның еңбегіндегі үзінділер оның Бэконның идеяларына әсер еткенін көрсетеді. Қолжазбалардың санына қарағанда, оның еңбегі Пехам мен Бэконның еңбектері сияқты әсерлі болған жоқ, бірақ оның және Пехамның маңыздылығы баспа өнертабысымен бірге өсті. Теодорик Фрайбергский (шамамен 1250–1310 ж. шамасы) Еуропадағы жаңбыр құбылысын ғылыми тұрғыдан дұрыс түсіндірген алғашқылардың бірі болды, сондай-ақ жоғарыда аталған Қутб әл-Дин әл-Ширази (1236–1311) және оның шәкірті Камал әл-Дин әл-Фариси (1260–1320).

Қайта өрлеу дәуірі мен ерте заманауи

Иоганн Кеплер (1571–1630) 1600 жылы жазған ай туралы еңбегі арқылы оптика заңдарын зерттеуді бастады. Виллеброд Снеллиус (1580–1626) 1621 жылы жарықтың сындырылуының математикалық заңын тапты, ол қазір Снель заңы деп аталады. Кейіннен Рене Декарт (1596–1650) геометриялық құрылымдарды және сыну заңын (сонымен қатар Декарт заңы деп те аталады) қолданып, көкжиектің бұрыштық радиусы 42° екенін көрсетті (яғни, көкжиектің шеті мен ортасынан көзге дейінгі бұрыш 42°). Ол сондай-ақ өздігінен жарық шағылысу заңын ашты, ал оптика туралы оның еңбегі осы заңның алғаш рет жарияланған нұсқасы болды. Кристиан Гюйгенс (1629–1695) оптика саласында бірнеше еңбек жазды, олардың ішінде Opera reliqua (Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma) және Traité de la lumière кіретін еді. Исаак Ньютон (1643–1727) жарықтың сынуын зерттеді, призманың ақ жарықты түстер спектріне жіктеуге, ал линза мен екінші призманың көп түсті спектрді қайтадан ақ жарыққа айналдыруға болатынын көрсетті. Ол сондай-ақ түсті жарық сәулесін бөліп, оны әртүрлі заттарға бағыттап, оның қасиеттерінің өзгеретінін көрсетпеді. Ньютонның сөзіне сүйенсек, жарық шағылысқан, шашылған немесе өткен жағдайда да түсі өзгермейді. Осылайша, ол түстің себебі – заттардың түсті жарықпен өзара әрекеттесуі екенін, ал заттардың өзі түс шығармайтынын анықтады. Бұл Ньютонның түс туралы теориясы деп аталады. Осы жұмысынан ол кез келген сыну телескопы жарықтың түстерге таралуынан зардап шегетінін түйіндеді және осы мәселенің алдын алу үшін шағылыстыратын телескопты (қазіргі кезде Ньютон телескопы деп аталады) ойлап тапты. Ол өзі айналарын өңдеп, телескоптарының оптикалық сапасын бағау үшін Ньютон сақиналарын пайдаланды, нәтижесінде рефракциялық телескопқа қарағанда жақсырақ құрал жасады, бұл негізінен айнаның үлкен диаметрімен байланысты болды. 1671 жылы Корольдік қоғам одан шағылыстыратын телескобын көрсетуді сұрады. Олардың қызығушылығы оны "Түс туралы ескертулер" атты жазбаларын жариялауға итермеледі, кейін ол оны "Оптика" деп кеңейтті. Ньютон жарықтың бөлшектерден немесе корпускулдардан тұратынын, олар тығыз ортаға қарай жылдамдағанда сыналатынын айтты, бірақ жарықтың дифракциясын түсіндіру үшін оларды толқындармен байланыстыруға мәжбүр болды (Оптика, II кітап, XII қағидасы L). Кейінгі физиктер дифракцияны түсіндіру үшін жарықтың тек толқындық сипатын пайдалануға бейімділік танытты. Бүгінгі кванттық механика, фотондар және толқын-бөлшек дуалдығы туралы идея Ньютонның жарық туралы түсінігінен едәуір өзгеше. 1675 жылғы "Жарық гипотезасында" Ньютон бөлшектер арасындағы күштерді тарату үшін эфирдің бар екенін болжады. 1704 жылы Ньютон "Оптика" еңбегін жариялады, онда ол жарықтың корпускулярлық теориясын баяндады. Ол жарықтың өте ұсақ корпускулдардан тұратынын, ал қарапайым заттардың ірі корпускулдардан тұратынын есептеді және алхимиялық түрлендіру арқылы "Жіті денелер мен жарық бір-біріне айналуы мүмкін бе, және денелер өздерінің белсенділігінің көп бөлігін құрамына кіретін жарық бөлшектерінен ала алмай ма?" деп сұрақ қойды.

Дифракциялық оптика

Жарықтың дифракциясының әсерін Франческо Мария Грималди мұқият бақылап, сипаттады, сонымен қатар ол латын тіліндегі diffringere – «бөлшектерге бөлу» деген сөзден туындаған «дифракция» терминін енгізді, бұл жарықтың әртүрлі бағытта таралуын көрсетеді. Грималдидің бақылауларының нәтижелері 1665 жылы, оның өлімінен кейін жарияланды. Исаак Ньютон бұл құбылыстарды зерттеп, оларды жарық сәулелерінің сынға ұшуымен байланыстырды. Джеймс Грегори (1638–1675) құс қауырсынынан туындаған дифракциялық суреттерді байқады, бұл тиімді түрде алғашқы дифракциялық тор болды. 1803 жылы Томас Янг өзінің екі саңылаулы интерферометріндегі екі жақын саңылаудан келетін интерференцияны байқап, әйгілі тәжірибесін жүргізді. Ол нәтижелерін екі саңылаудан таралатын толқындардың араласуымен түсіндіріп, жарық толқындар түрінде тарайды деген қорытындыға келді. Огустен Жан Френель 1815 және 1818 жылдары дифракция бойынша толыққанды зерттеулер мен есептеулер жасады, осылайша Кристиан Гюйгенс ұсынған және Янг жаңартып келген жарықтың толқындық теориясына, Ньютонның бөлшектік теориясына қарсы, зор қолдау көрсетті.

Линзалар және линза жасау

Антикалық дәуірде линзаларды қолдануға қатысты даулы археологиялық дәлелдер бар, олар бірнеше мыңжылдықтарды қамтиды. Ежелгі Египеттің Жаңа Патшалық дәуіріндегі (б.з.д. 2686–2181) иероглифтердегі шыны көз жапқыштар қарапайым шыны мениск линзалары болған деген болжам бар. Сол сияқты, б.з.д. 7 ғасырға жататын, Нимруд линзасы деп аталатын тас кристалдан жасалған зат, үлкейтуге арналған лупа ретінде немесе әшекей ретінде қолданылған болуы мүмкін. Үлкейтудің алғашқы жазбалары б.з.д. бірінші ғасырына дейін барып жетеді, сол кезде император Неронның ұстазы, Кіші Сенека: "Қаншалықты кішкентай және тұманды болса да, әрбір әріп сумен толтырылған шар немесе шыны арқылы үлкейтіліп, анық көрінеді" деп жазған. Император Неронның гладиаторлардың ойындарын зәбержеттен жасалған линза арқылы қарағаны да айтылады. Ибн әл-Хайтам (Альхазен) 1021 жылы жазған "Оптика кітабында" кішкентай тесік, қуыс линзалар мен үлкейтуге арналған көзілдіріктердің әсері туралы жазды. 1260 немесе 1270 жылдардағы ағылшын монах Роджер Бэконның оптика туралы жазған еңбектері, араб авторларының еңбектеріне негізделген, көруді түзетуге арналған линзалар мен отты линзалардың қызметін сипаттады. Бұл томдар жарық көрмеген үлкен басылымның жоспары болды, сондықтан оның идеялары кеңінен таралмады. 11-13 ғасырларда "оқу тастары" ойлап табылды. Көбінесе монахтар қолжазбаларды безендіруге көмектесетін бұл тастар бастапқыда шыны шарды екіге бөлу арқылы жасалған плано-конвекс линзалар болды. Тастармен тәжірибе жасағанда, линзаның қисықтығы азайған сайын үлкейтудің тиімділігі артатыны біртіндеп түсінілді. Шамамен 1286 жылы, мүмкін Италияның Пиза қаласында, алғашқы көзілдірік жасалды, бірақ оны кім ойлап тапқаны белгісіз. Ең алғашқы жұмыс істейтін телескоптар 1608 жылы Нидерландыда пайда болған, олар сыну телескоптары болды. Оның ойлап тапқан аты белгісіз: Ханс Липпершей сол жылы алғашқы патентке өтініш берді, одан кейін екі аптадан соң Алькмаарлық Якоб Метиус та патентке өтініш берді (екі өтініш те қабылданбады, себебі сол кезде осындай құрылғылар көптеп кездесетін секілді). Галилей келесі жылы бұл жобаларды едәуір жетілдірді. Исаак Ньютон 1668 жылы өзінің Ньютондық рефлекторымен алғашқы функционалдық шағылыстыратын телескопты жасады. Үлгіге жақын объективті линзаны шынайы суретті көру үшін окулярмен біріктіретін құрама микроскоптардың алғашқы мысалдары шамамен 1620 жылы Еуропада пайда болды. Бұл құрылғы телескопқа өте ұқсас және оның да ойлап тапқан аты белгісіз. Тағы да, бұл туралы Голландиядағы көзілдірік жасау орталықтары айналасында пікірлер айтылады, мысалы, 1590 жылы Захария Янссен және/немесе оның әкесі Ханс Мартенс, бәсекелес көзілдірік жасаушы Ханс Липпершей немесе 1619 жылы Лондонда нұсқасы болған экспат Корнелис Дреббель ойлап тапқан деген болжамдар бар. Галилео Галилей (кейде құрама микроскопты да ойлап тапқан деп есептеледі) 1609 жылдан кейін телескобын кішкентай нысандарды жақыннан көру үшін пайдалана алатынын анықтады. 1624 жылы Дреббельдің Римде көрсеткен құрама микроскобын көргеннен кейін ол өзінің жетілдірілген нұсқасын жасады. Микроскоп атауын 1625 жылы Галилео Галилейдің құрама микроскобына Джованни Фабер берген.

Кванттық оптика

Жарық фотондар деп аталатын бөлшектерден тұрады, сондықтан ол бастапқыда квантталған. Кванттық оптика – жарықтың табиғаты мен квантталған фотондар ретіндегі әсерлерін зерттейтін ғылым. Жарықтың квантталғаны туралы алғашқы көрсеткіш 1899 жылы Макс Планктан келді, ол жарық пен материя арасындағы энергия алмасуы тек дискрет мөлшерде, «квант» деп аталатын арнайы бірліктерде ғана жүзеге асады деп есептеу арқылы қара дене сәулесін дұрыс модельдеді. Бұл дискреттіліктің көзі материяда ма, әлде жарықта ма екені белгісіз болды. 1905 жылы Альберт Эйнштейн фотоэлектрлік эффект теориясын жариялады. Бұл эффекттің жалғыз мүмкін түсіндірмесі – жарықтың өзінің квантталғаны еді. Кейін Нильс Бор атомдар энергияның дискрет мөлшерін ғана шығара алатынын көрсетті. Осы жетістіктерден кейін жарық пен материяның өзара әрекеттесуін түсіну, кванттық оптиканың ғана емес, сонымен қатар жалпы кванттық механиканың дамуы үшін өте маңызды болды. Дегенмен, материя мен жарықтың өзара әрекеттесуімен айналысатын кванттық механиканың тармақтары көбінесе жарықты емес, материяны зерттеу ретінде қарастырылды, сондықтан атом физикасы және кванттық электроника туралы жиі айтылатын. Бұл 1953 жылы мазердің және 1960 жылы лазердің ойда келгенімен өзгерді. Лазерлік ғылым – осы құрылғылардың принциптерін, дизайнын және қолданылуын зерттеу – маңызды салаға айналды, ал лазердің принциптерін құрайтын кванттық механика енді жарықтың қасиеттеріне көбірек назар аудара зерттелді, соның салдарынан «кванттық оптика» атауы қалыптасты. Лазерлік ғылымға жақсы теориялық негіздер қажет болды, сондай-ақ оларды зерттеу көп ұзамай жемісті нәтижелерге жеткізді, сондықтан кванттық оптикаға қызығушылық арта түсті. Дирактың кванттық өріс теориясындағы жұмысынан кейін Джордж Сударшан, Рой Дж. Глаубер және Леонард Мандель 1950 және 1960 жылдары фотодетекцияны және жарық статистикасын толығырақ түсіну үшін кванттық теорияны электромагниттік өріске қолданды (когеренттілік дәрежесін қараңыз). Бұл лазерлік жарықтың кванттық сипаттамасы ретінде когерентті күйді енгізуге және жарықтың кейбір күйлерін классикалық толқындармен сипаттау мүмкін емес екенін түсінуге әкелді. 1977 жылы Кимбл және оның әріптестері кванттық сипаттаманы қажет ететін жарық көзін – бір мезгілде бір фотонды шығаратын бір атомды – көрсетті. Жарықтың кез келген классикалық күйіне қарағанда белгілі бір артықшылықтары бар тағы бір кванттық күйі – сығымдалған жарық – көп ұзамай ұсынылды. Сонымен қатар, Q-свиттеу және режимді құлыптау әдістерімен жасалған қысқа және өте қысқа лазерлік импульстердің дамуы, көзге көрінбейтіндей жылдамдықты ("ультражылдамдықты") зерттеуге жол ашты. Қатты денелерді зерттеуде (мысалы, Раман спектроскопиясы) қолданылуы табылды және материяға жарықтың механикалық күштері зерттелді. Соңғысы лазерлік сәулемен атомдар бұлттарын немесе тіпті кішкентай биологиялық үлгілерді оптикалық тұзаққа немесе оптикалық пинцетке түсіріп, оларды орналастыруға мүмкіндік берді. Допплер салқындатуымен бірге бұл атақты Бозе-Эйнштейн конденсациясына қол жеткізу үшін қажетті маңызды технология болды. Басқа да ерекше нәтижелер – кванттық түйісу, кванттық телепортация және (жақында, 1995 жылы) кванттық логикалық қақпалар. Соңғылары кванттық ақпарат теориясында үлкен қызығушылық тудырады, бұл пән ішінара кванттық оптикадан, ішінара теориялық компьютерлік ғылымнан пайда болды. Бүгінгі таңда кванттық оптика зерттеушілерінің қызығушылығын туғызатын салалар: параметрлік төмендету, параметрлік тербеліс, тіпті қысқа (аттосекундтық) жарық импульстері, кванттық ақпарат үшін кванттық оптиканы қолдану, бір атомды және Бозе-Эйнштейн конденсаттарын манипуляциялау, оларды қолдану және оларды қалай манипуляциялау (әдетте атомдық оптика деп аталатын тармақ).