А задолго до этого выдающиеся ученые древности Евклид и Аристотель установили основные законы оптических явлений: прямолинейное распространение света, отражение света от зеркальной поверхности, преломление световых лучей на стыке двух неоднородных светопроницаемых сред (воды и воздуха, воздуха и стекла). А начиная с Герона Александрийского оптика в трактатах древних ученых начинает делиться на «диоптрику» (науку о преломлении) и «кантоптрику» (науку об отражении).
Несмотря на столь очевидный интерес ученых античности к природе и свойствам света, каких-либо оптических приборов, даже простейших, они не создали. Объясняется это прежде всего тем, что им не было известно строение глаза, а следовательно, и механизм зрения. Да и никто не предвидел в то время возможности получения изображения с помощью каких-либо приборов.
И только начиная с X в. н. э. ученые приступают к научным исследованиям в области оптики. Первым среди них был арабский ученый Альхазен (Ибн аль-Хайсан), написавший трактат «Сокровище оптики». В своей работе Альхазен наряду с разработкой основных законов оптики хотя и вскользь, но уже обращает внимание на то, что сферические стекла способны увеличивать рассматриваемые предметы. Однако дальше этого наблюдения автор трактата не пошел - он не понял его важности и не сумел увидеть всей широты практического применения подобных стекол.
В XIII в. пишет свои многочисленные научные труды, в которых много места отводится оптике, гениальный ученый средневековья францисканский монах Роджер Бэкон. В частности, он писал: «Прозрачные тела могут быть так обработаны, что отдельные предметы покажутся приближенными. Следовательно, прозорливый монах еще за 350 лет до изобретения первой зрительной трубы интуитивно предугадывал создание увеличительных оптических приборов.
В 1271 г. написал свой трактат в 10 книгах, полностью посвященный оптике, польский ученый Вителло. В этом капитальном труде получили дальнейшее развитие идеи и опыты Альхазена.
И все же ученые раннего средневековья, несмотря на имевшиеся к тому времени значительные теоретические труды по оптике, о практическом применении накопленных знаний пока не помышляли, т. е. оптика развивалась как чисто теоретическая наука. Даже очки, вещь крайне необходимая людям, и те были изобретены чисто случайно, без какой-либо помощи со стороны ученых. Более того, ученые не только не содействовали изобретению очков, а, наоборот, всячески мешали работе по их усовершенствованию, утверждая, что линзы искажают видимый мир, показывая его деформированным.
Согласно дошедшим до нас старинным итальянским хроникам, первые очковые линзы были изготовлены в 1285 г. Имя изобретателя очковых линз (вероятнее всего, им был простой мастеровой), несмотря на огромную значимость этого изобретения, осталось, к сожалению, неизвестным. Тем более что одна из хроник города Пизы утверждает, будто первым сделал очки «некто, не пожелавший открыть своей тайны». В то же время на одном из надгробий церкви «Санта Мария Моджоре» во Флоренции указывается, что под ним покоится прах изобретателя очков Сальвино Армати. Упоминаются и другие имена. По всей видимости, настоящий изобретатель очков не придавал особого значения своему открытию, а потому не оставил нам своего имени.
Итак, изобретение очковых стекол явилось первым шагом на пути практического применения оптических стекол. С этого времени, благодаря все возрастающей потребности в очках, начинает совершенствоваться обработка линз. Так, уже в 1301 г. Государственный совет Венеции специальным указом запретил использовать для изготовления очковых линз стекло плохого качества.
Кстати, слово «линза» происходит от названия распространенного в Италии стручкового растения - чечевицы. Именно так звучит
название этого растения на итальянском языке. По этой причине в русской речи долгое время вместо слова «линза» употреблялось слово «чечевица».
Первые очковые линзы были собирательными и применялись для увеличения рассматриваемых предметов и коррекции дальнозоркости. Ими пользовались прежде всего гранильщики драгоценных камней, иллюстраторы и переписчики книг. Такие очки можно увидеть на фреске итальянского художника Томазо из Модены (1352 г.), на которой изображен читающий книгу кардинал Угоне. Перед глазами он держит линзу, вставленную в деревянную оправу. Оправа в том виде, в каком она существует ныне, была изобретена значительно позже. В XIV в. появились очки и для страдающих близорукостью. Изображение таких очков можно увидеть на портрете папы Льва X, выполненном Рафаэлем в 1517 - 1519 гг.
И только в конце XV в. благодаря научным исследованиям в области оптики Леонардо да Винчи намечается заметный сдвиг в сторону практической оптики. В своей научной работе Леонардо да Винчи большей частью руководствовался принципом тесной взаимосвязи теории и практики. Этому принципу он следовал и в изучении оптики. Здесь гениального итальянца интересовал самый широкий круг вопросов: физиологическая оптика (природа зрения, строение глаза - человеческого и животного, ход световых лучей в глазу, геометрическая оптика - ход лучей в линзах и камере-обскуре), аберрация оптических систем, фотометрия и пр. В 1509 г. ученый сконструировал станок для шлифовки вогнутых зеркал и линз, облегчив тем самым тяжелый труд работавших до этого вручную шлифовальщиков. В это же время он уделяет много времени усовершенствованию процесса изготовления очковых линз и добивается превосходных результатов. Для того чтобы лучше понять принцип действия глаза как оптической системы, Леонардо построил камеру-обскуру, которая явилась далеким прообразом современного фотоаппарата. Занявшись изучением аккомодации глаза, он пришел к выводу, что величина зрачка глаза обратно пропорциональна количеству света, попадающего в глаз: чем больше света - тем уже зрачок, чем меньше света - тем шире зрачок. Можно попутно вспомнить, что функции зрачка в фотоаппарате выполняет диафрагма объектива.