光學(xué)發(fā)展簡史論文-1110151205趙君(已修改)
2025-08-16 14:12 本頁面
【正文】 光學(xué)發(fā)展簡史仨 1110151205光是一種重要的自然現(xiàn)象，我們所以能夠看到客觀世界中五彩繽紛、瞬息萬變的景象，是因?yàn)檠劬邮瘴矬w發(fā)射、反射或散射的光。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類感官收到外部世界的總信息量中，至少有90％以上通過眼睛。光學(xué)是一門古老而又年輕的學(xué)科。其悠久的歷史幾乎和人類文明史本身一樣久遠(yuǎn)；近半個(gè)世紀(jì)以來它又以令人驚嘆的發(fā)展速度、奇跡般層出不窮的研究成果、以及所蘊(yùn)含的巨大潛力和希望，使自己躋身于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿。在全面展開對光學(xué)基本知識的討論之前，讓我們簡短地回顧人類獲得今天的知識所走過的路程，以便對它的全貌有一概括的了解。盡管這種介紹只能是相當(dāng)粗糙而簡略的。中國古代對光的認(rèn)識是和生產(chǎn)、生活實(shí)踐緊密相連的。它起源于火的獲得和光源的利用，以光學(xué)器具的發(fā)明、制造及應(yīng)用為前提條件。根據(jù)書籍記載，中國古代對光的認(rèn)識大多集中在光的直線傳播、光的反射、大氣光學(xué)、成像理論等多個(gè)方面。 對光的直線傳播的認(rèn)識 早在春秋戰(zhàn)國時(shí)《墨經(jīng)》已記載了小孔成像的實(shí)驗(yàn)：“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下，足蔽下光，故成景于上，首蔽上光，故成景于下……”。指出小孔成倒像的根本原因是光的“煦若射”，以“射”來比喻光線徑直向、疾速似箭遠(yuǎn)及他處的特征動(dòng)而準(zhǔn)確。宋代，沈括在《夢溪筆談》中描寫了他做過的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在紙窗上開一個(gè)小孔，使窗外的飛鳶和塔的影子成像于室內(nèi)的紙屏上，他發(fā)現(xiàn)：“若鳶飛空中，其影隨鳶而移，或中間為窗所束，則影與鳶遂相違，鳶東則影西，鳶西則影東，又如窗隙中樓塔之影，中間為窗所束，亦皆倒垂”。進(jìn)一步用物動(dòng)影移說明因光線的直進(jìn)“為窗所束”而形成倒像。 對大氣光學(xué)現(xiàn)象的探討大氣光學(xué)現(xiàn)象是中國古代光學(xué)最有成效的領(lǐng)域之一，早在周代由于占卜的需要，已建立了官方的觀測機(jī)構(gòu)，雖然他們的工作蒙上了一層神秘的色彩，但是對暈、虹、海市蜃樓、北極光等大氣光學(xué)現(xiàn)象的觀測與記載是長期、系統(tǒng)而又深入細(xì)致的，世所罕見。《周禮》中記載有“十煇”，指的是括“霾”和“虹”等在內(nèi)的十種大氣光學(xué)現(xiàn)象。到唐代對它的認(rèn)識更加細(xì)致、深入?！稌x書天文志》中明確指出：“日旁有氣，圓而周布，內(nèi)赤外青，名日暈”。此處不僅為暈下了定義，而且把暈按其形態(tài)冠以各種形象的名稱，如將太陽上的一小段暈弧叫做“冠”；太陽左右側(cè)內(nèi)向的暈弧叫做“抱”等等。另外在《魏書天象志》中對暈也有記載。除此以外，在宋朝以后的許多地方志中也記載有大氣光象，還出現(xiàn)了關(guān)于大氣光象的專著及圖譜，其中《天象災(zāi)瑞圖解》一直流傳至今。殷商時(shí)期，就出現(xiàn)了有關(guān)虹的象形文字，對虹的形狀和出現(xiàn)的季節(jié)、方位不少書有所記載，如《禮記月令》指出：“季春之月……虹始見”，“孟冬之月……虹藏不見”。東漢蔡邕(132～192)在《明堂月令》中寫道：“虹見有青赤之色，常依陰云而晝見于日沖。無云不見，太陽亦不見，見輒與日相互，率以日西，見于東方……?這些記載雖然是很粗淺的，經(jīng)驗(yàn)性的，但它卻是關(guān)于虹的確鑿記錄。魏、晉以后，對虹的本質(zhì)和它的成因逐漸有所探討，南朝江淹說自己對虹“迫而察之”，斷定是因?yàn)椤坝耆贞庩栔畾狻倍?。唐初已認(rèn)識到虹的成因，”若云薄漏日，日照雨滴則虹生”，明確指出“日照”和“雨滴”是產(chǎn)生虹的條件。后來，張志和在《玄真子濤之靈》中明確指出：“背日噴乎水，成虹霓之狀39。第一次用實(shí)驗(yàn)方法得出人工造虹，到南宋時(shí)，蔡在《毛詩名物解》中，對這一種更有發(fā)展：“今以水噴日，自側(cè)視之則暈為虹”。不僅重復(fù)了《玄真了》中的實(shí)驗(yàn)方法，而且更進(jìn)一步指出了觀察者所在的位置。在國外對虹的成因作出解釋的是在13世紀(jì)，因此我們對虹成因
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