光學(xué)發(fā)展簡史論文-1110151205趙君(存儲版)
【正文】 1905年，愛因斯坦運用量子論解釋了光電效應(yīng)。為了徹底認(rèn)清光的本性，還要不斷探索，不斷前進(jìn)。由于激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性，所以自1958年發(fā)現(xiàn)以來，得到了迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，引起了科學(xué)技術(shù)的重大變化。它為凝聚態(tài)物理學(xué)、分子生物學(xué)和化學(xué)的動態(tài)過程的研究提供了前所未有的技術(shù)。 在現(xiàn)代光學(xué)本身，由強(qiáng)激光產(chǎn)生的非線性光學(xué)現(xiàn)象正為越來越多的人們所注意。 愛因斯坦研究輻射時指出，在一定條件下，如果能使受激輻射繼續(xù)去激發(fā)其他粒子，造成連鎖反應(yīng)，雪崩似地獲得放大效果，最后就可得到單色性極強(qiáng)的輻射，即激光。這樣，在20世紀(jì)初，一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運動物體的光學(xué)現(xiàn)象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應(yīng)、光壓以及光的化學(xué)作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規(guī)律，而且以全新的方式提出了光與物質(zhì)相互作用的整個問題。 但是光的電磁論在整個物理學(xué)的發(fā)展中起著很重要的作用，它指出光惡化電磁現(xiàn)象的一致性，并且證明了各種自然現(xiàn)象之間存在這相互聯(lián)系這一辯證唯物論的基本原理，使人們在認(rèn)識光的本性方面向前邁進(jìn)了一大步。 然而，這樣的理論還不能說明能產(chǎn)生象光這樣高的頻率的電振子的性質(zhì)，也不能解釋光的色散現(xiàn)象。 在進(jìn)一步的研究中，觀察到了光的偏振和偏振光的干涉。 惠更斯反對光的微粒說，1678年他在《論光》一書中從聲和光的某些現(xiàn)象的相似性出發(fā)，認(rèn)為光是在“以太”中傳播的波．所謂“以太”則是一種假想的彈性媒質(zhì)，充滿于整個宇宙空間，光的傳播取決于“以太”的彈性和密度．運用他的波動理論中的次波原理，惠更斯不僅成功地解釋了反射和折射定律，還解釋了方解石的雙折射現(xiàn)象．但惠更斯沒有把波動過程的特性給予足夠的說明，他沒有指出光現(xiàn)象的周期性，他沒有提到波長的概念．他的次波包絡(luò)面成為新的波面的理論，沒有考慮到它們是由波動按一定的位相疊加造成的．歸根到底仍舊擺脫不了幾何光學(xué)的觀念，因此不能由此說明光的干涉和衍射等有關(guān)光的波動本性的現(xiàn)象．與此相反，堅持微粒說的牛頓卻從他發(fā)現(xiàn)的牛頓圈的現(xiàn)象中確定光是周期性的． 綜上所述，這一時期中，在以牛頓為代表的微粒說占統(tǒng)治地位的同時，由于相繼發(fā)現(xiàn)了干涉、衍射和偏振等光的被動現(xiàn)象，以惠更斯為代表的波動說也初步提出來了，因而這個時期也可以說是幾何光學(xué)向波動光學(xué)過渡的時期，是人們對光的認(rèn)識逐步深化的時期。 關(guān)于光的本性的概念，是以光的直線傳播觀念為基礎(chǔ)的，但從十七世紀(jì)開始，就發(fā)現(xiàn)有與光的直線傳播不完全符合的事實。他所采用的大型實驗方法很有特色，是中國歷史上記載的規(guī)模最大的實驗。立竿見影是中國古代最早被注意的問題，后來用此方法測影定向，并應(yīng)用于確定墓穴和建筑物的方位上。因語以濕氣為陽蒸出水上，豎則對映，橫則反映，氣盛則明，氣微則隱，氣移則物形漸改耳，在山為山城，在海為海市，言蜃氣，非也。天文志》：“凡海旁蜃氣象樓臺，廣野氣成宮闕，北夷之氣如牛羊群畜穹廬，南夷之氣類舟船幡旗”。第一次用實驗方法得出人工造虹，到南宋時，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”。殷商時期，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《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。中國古代對光的認(rèn)識是和生產(chǎn)、生活實踐緊密相連的。據(jù)統(tǒng)計，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。 對光的直線傳播的認(rèn)識 早在春秋戰(zhàn)國時《墨經(jīng)》已記載了小孔成像的實驗：“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……”。天文志》中明確指出：“日旁
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