光学 绪 论201109.ppt

文库专用 1绪论一、光学的重要性二、光学的研究内容 1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用(效应)等。 3、光的本性问题 4、光在生产和社会生活中的应用三、研究方法——实践验证观察、实验——分析、抽象、综合——提出假设——理论文库专用 2绪论一、光学的重要性二、光学的研究内容 1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用(效应)等。 3、光的本性问题 4、光在生产和社会生活中的应用三、研究方法——实践验证观察、实验——分析、抽象、综合——提出假设——理论文库专用 3 四、光学发展简史(一)、萌芽时期古代—— 1600 年观察自然,定性、定量实验研究光现象世界光学的(知识)最早记录,一般书上说是古希腊欧几里德关于“人为什么能看见物体”的回答,但应归中国的墨翟。从时间上看,墨翟(公元前 468 ~ 376 年),欧几里德(公元前 330 ~ 275 年),差一百多年。墨翟(公元前 468 ~ 376 年) 文库专用 4 ?从内容上看,墨经中有八条关于光学方面的(钱临照, 物理通极,一卷三期, 1951 )第一条,叙述了影的定义与生成;第二条说明光与影的关系;第三条,畅言光的直线传播,并用针孔成像来说明;第四条,说明光有反射性能;第五条,论光和光源的关系而定影的大小;第六、七、八条,分别叙述了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》中,研究了平面镜成像问题,指出反射角等于入射角的反射定律,但也同时反映了对光的错误认识——从人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。文库专用 5 ?克莱门德(公元 50 年)和托勒玫(公元 90 ~ 168 年)研究了光的折射现象,最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。?罗马的塞涅卡(公元前 3 ~公元 65 年)指出充满水的玻璃泡具有放大性能。?阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金(公元 965 ~ 1038 年)认为光线来自被观察的物体,而光是以球面波的形式从光源发出的,反射线与入射线共面且入射面垂直于界面。文库专用 6 沈括( 1031 ~ 1095 年)所著《梦溪笔谈》中,论述了凹面镜、凸面镜成像的规律, 指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。培根( 1214 ~ 1294 年)提出用透镜校正视力和用透镜组成望远镜的可能性。沈括( 1031 ~ 1095 年) 培根( 1214 ~ 1294 年) 阿玛蒂( 1299 年)发明了眼镜。波特( 1535 ~ 1561 年)研究了成像暗箱。特点: 只对光有些初步认识,得出一些零碎结论,没有形成系统理论。文库专用 7 (二)、几何光学时期 1600 —— 1800 年几何光学形成、发展及应用?斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律这一时期建立了反射定律和折射定律,奠定了几何光学基础。李暜塞( 1587 ~ 1619 )在 1608 年发明了第一架望远镜。延森( 1588 ~ 1632 )和冯特纳( 1580 ~ 1656 )最早制作了复合显微镜。 1610 年,伽利略用自己制造的望远镜观察星体,发现了木星的卫星。文库专用 8 三、波动光学时期? 1865 年,麦克斯韦提出, 光波就是一种电磁波 1801 年,托马斯·杨做出了光的双缝干涉实验托马斯·杨惠更斯牛顿 1808 年,马吕发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。 1815 年,菲涅耳提出了惠更斯——菲涅耳原理通过以上研究,人们确信光是一种波动。 1845 年,法拉弟发现了光的振动面在强磁场中的旋转,揭示了光现象和电磁现象的内在联系。文库专用 9 四、量子光学时期?光的电磁理论不能解释黑体辐射能量按波长的分布和 1887 年赫兹发现的光电效应? 1900 年普朗克提出辐射的量子理论? 1905 年爱因斯坦提出光量子假说; 1923 年康普顿和吴有训用实验证实了光的量子性。至此,人们认识到光具有波粒二象性。爱因斯坦文库专用 10 五、现代光学时期? 1960 年,梅曼制成了红宝石激光器,激发的问世,使古老的光学焕发了青春,光学与许多科学技术领域相互渗透,相互结合,派生出许多崭新的分支。主要包括: 激光、全息照相术、光学纤维、红外技术。激发、原子能、半导体、电子计算机被称作当代四大光明。[美]机载激光系统?近年又产生了付立叶光学和非线性光学。?付立叶光学:将数学中的付立叶变换和通讯中的线性系统理论引入光学。