【正文】 以 光的波動性 為基礎(chǔ)，研究光的傳播及其規(guī)律。 ?干涉 ?衍射 ?偏振 內(nèi)容： 79 返回 ?量子光學(xué)： 以 光和物質(zhì)相互作用時所顯示出的粒子性為基礎(chǔ) ，來研究光的一系列規(guī)律。如光的吸收、散射、色散、光的本性等。 ?光和物質(zhì)的相互作用規(guī)律 內(nèi)容： 80 ?現(xiàn)代 光學(xué) ： 反映了光學(xué)進一步與各個科技領(lǐng)域的緊密結(jié)合。 ?激光、全息攝影、光纖維 ?光學(xué)計算機、傅里葉光學(xué) ?紅外技術(shù)、遙感、遙測等 內(nèi)容 ： 返回 81 ? 現(xiàn)代光學(xué) ① 激光光學(xué)： 激光物理、激光技術(shù)、激光應(yīng)用等。 ② 全息光學(xué)： 光學(xué)全息與信息處理等。 ③ 晶體光學(xué)： 光波在晶體中的傳播及晶體的電光效應(yīng)等。 ④ 集成光學(xué)： 集成光路理論及制造等。 ⑤ 傅立葉光學(xué)： 光學(xué)傅立葉分析、傅立葉變換等。 ⑥ 激光光譜學(xué)： 物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及分子運動規(guī)律的分析等。 ⑦ 非線性光學(xué)： 光學(xué)介質(zhì)與強光的相互作用。 瞬態(tài)光學(xué)、光纖通信、光信息存儲、受激拉曼散射、受激布里淵散射、飛秒激光 …… 返回 82 ?萌芽時期 ：遠古 ~15世紀末、 16世紀初 光學(xué)的起源可追溯到我國的 春秋戰(zhàn)國時期 ， 墨翟 （前 468~前 376）及其弟子所著的 《 墨經(jīng) 》 中，就記載著 光的直線傳播 （影的形成和針孔成像等）和 光在鏡面 （凹面和凸面） 上的反射 等現(xiàn)象，并提出了一系列 經(jīng)驗規(guī)律 ，把物和像的位置及其大小與所用鏡面的曲率聯(lián)系起來。無論就時間還是就科學(xué)性來講， 《 墨經(jīng) 》 稱得上是有關(guān)光學(xué)知識的 最早記錄 。比希臘數(shù)學(xué)家 歐幾里德 所著的 《 光學(xué) 》 早 100多年。 83 ? 墨翟 《 墨經(jīng) 》 八條關(guān)于光學(xué)的記載 ，包括： 影的定義和生成，光的直線傳播性和小孔成像，平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡成像。 成就 發(fā)現(xiàn)和總結(jié)了平面鏡成像、透鏡成像、凹凸面鏡成像、針孔成像等現(xiàn)象或?qū)嶒灥囊?guī)律。造出了透鏡、凹凸面鏡、眼鏡、暗箱等光學(xué)元件。 ?萌芽時期 ：遠古 ~15世紀末、 16世紀初 從墨翟開始的 兩千多年 的漫長歲月構(gòu)成了光學(xué)發(fā)展的 萌芽時期 ，此間光學(xué) 發(fā)展比較緩慢 。到 15世紀末和 16世紀初，凹、凸面鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等 相繼出現(xiàn) ，預(yù)示著新的時期即將到來。 返回 84 ?幾何光學(xué)時期： 16世紀初 ~19世紀初 這一時期是 光學(xué)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點！ 在這個時期，建立了光的反射定律和折射定律；同時為了提高人眼的觀察能力，人們發(fā)明了光學(xué)儀器，誕生了第一架望遠鏡，發(fā)明了顯微鏡。到 17世紀中葉，基本上已經(jīng)奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ) 。 17世紀下半葉， 牛頓 和 惠更斯 等人把光的研究引向進一步發(fā)展的道路。牛頓提出了光是 微粒流 的理論?；莞箘t認為光是在 “ 以太 ” 中傳播的 波 。 85 ?幾何光學(xué)時期 ： 16世紀初 ~19世紀初 牛頓的微粒說 光是由發(fā)光物體發(fā)出的遵循力學(xué)規(guī)律的 粒子流 。 惠更斯的波動說 光是 機械波 ，在彈性介質(zhì)“ 以太 ” 中傳播。 86 返回 成就 建立了光的反射和折射定律， 奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ) ；發(fā)現(xiàn)了干涉、衍射、偏振等光的波動現(xiàn)象，以惠更斯為代表的 波動說初步提出 。造出望遠鏡（ ，1587— 1619年）、顯微鏡（ ，1580— 1656年），極大地推動了天文、航海、生物學(xué)的發(fā)展。 為 幾何光學(xué) 向 波動光學(xué) 過渡時期 ，是人們對光的認識逐步深化的時期。 ?幾何光學(xué)時期： 16世紀初 ~19世紀初 87 ?波動光學(xué)時期 ： 19世紀初 ~20世紀初 到了 19世紀初 ，初步發(fā)展起來的 波動光學(xué)的體系已經(jīng)形成 。 1801年 楊氏 最先用干涉原理令人滿意的解釋了白光照射下薄膜顏色的由來并做了著名的 “ 楊氏雙縫干涉實驗 ” ，還第一次成功的測定了光的波長。 1815年 菲涅耳 用楊氏干涉原理補充了惠更斯原理，形成了人們所熟知的 惠更斯 — 菲涅耳原理 。 1808年 馬呂斯 偶然發(fā)現(xiàn)光在兩種介質(zhì)界面上反射時的 偏振現(xiàn)象 。隨后 菲涅耳 和 阿拉果 對 光的偏振現(xiàn)象 和 偏振光的干涉 進行了研究 ,證實了 光是橫波 。 88 1845年 法拉第 揭示了光和電磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。 1865年 麥克斯韋 的理論研究說明 光是一種電磁現(xiàn)象 。這個理論在 1888年被 赫茲 的實驗所證實。至此，確立了 光的電磁理論 。 光的電磁理論 在整個物理學(xué)的發(fā)展中起著很重要的作用，它指出 光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的一致性 ，使人們在認識 光的本性 方面向前邁出了一大步。 ?波動光學(xué)時期 ： 19世紀初 ~20世紀初 89 ?波動光學(xué)時期 ： 19世紀初 ~20世紀初 經(jīng)典物理學(xué)大廈： 力、熱、電磁、光 —— 兩朵烏云： 熱輻射、邁克爾遜 — 莫雷實驗（以太） 返回 成就 惠更斯 — 菲涅耳原理成功地解釋了光的直線傳播、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，奠定了波動光學(xué)的基礎(chǔ)；法拉第和麥克斯韋等人揭示了光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，赫茲測得電磁波的傳播速度等于光速，確定了光的電磁理論基礎(chǔ)。 成功地測定了光的波長，用多種實驗方法測定了光在各種介質(zhì)中的傳播速度。 90 ?量子光學(xué)時期 ： 20世紀初 ~20世紀中 19世紀末到 20世紀初 ，光學(xué)的研究深入到光的發(fā)生、光和物質(zhì)相互作用的微觀機制中，開始了 量子光學(xué)時期 。 1905年 愛因斯坦 發(fā)展了 普朗克 的 能量子假設(shè) ，把量子論貫穿到整個輻射和吸收過程中，提出了杰出的 光量子（光子）理論 ，圓滿地解釋了 光電效應(yīng) ，并被后來的許多實驗（例如康普頓效應(yīng)）證實。 91 光的本性 —— 物質(zhì)（實物和場）的本性 —— 波粒二象性 成就 愛因斯坦發(fā)展了普朗克的能量子假設(shè)，提出了光的量子說，圓滿的解釋了光電效應(yīng)，并被康普頓效應(yīng)等許多實驗證實，使人們認識到光的波粒二象性。 至此，人們一方面通過光的干涉、衍射和偏振等光學(xué)現(xiàn)象證實了 光的波動性 ；另一方面通過黑體輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等又證實了 光的量子性 —— 粒子性 。 ?量子光學(xué)時期 ： 20世紀初 ~20世紀中 返回 92 三件大事： ① 1948 伽柏提出光波全息術(shù) ② 1955 光學(xué)傳遞函數(shù)理論的創(chuàng)立 ③ 1960 梅曼紅寶石 激光器的誕生 20世紀 60年代以來是光學(xué)發(fā)展 最為迅速活躍的時期 ?現(xiàn)代光學(xué)時期： 20世紀中 ~ 93 成就 激光問世（ ， 1927— ），全息術(shù)、微波、光纖、紅外技術(shù)的應(yīng)用乃至光計算機的研制，使光學(xué)成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最重要的前沿之一；理論上出現(xiàn)了許多新的分支學(xué)科和邊緣學(xué)科，如傅里葉光學(xué)、非線性光學(xué)、量子光學(xué)、激光光譜學(xué)、集成光學(xué)等。 ?現(xiàn)代光學(xué)時期： 20世紀中 ~ 現(xiàn)代光學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)的結(jié)合使人們對光本質(zhì)的認識進一步向前發(fā)展，并在社會生活和生產(chǎn)活動中發(fā)揮極其重要的作用。 返回