光學(xué)發(fā)展簡史

光學(xué)發(fā)展簡史第1頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月1、光學(xué)光學(xué)是一門研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。第2頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月2、光學(xué)發(fā)展簡史萌芽時期：遠古至十六世紀初幾何光學(xué)時期：十六世紀中葉至十八世紀初波動光學(xué)時期：十九世紀初至十九世紀末量子光學(xué)時期：十九世紀末至二十世紀初現(xiàn)代光學(xué)時期：二十世紀六十年代至今光學(xué)181720192116世紀軸遠古萌芽幾何光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)過渡時期：直線傳播占主導(dǎo)，波動理論逐慚形成量子光學(xué)波動光學(xué)第3頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

A、墨翟：在他和其弟子所著的《墨經(jīng)》中，對光現(xiàn)象有八條定性記載對簡單光現(xiàn)象進行了記載并做了不系統(tǒng)的研究，制造了簡單的光學(xué)儀器（如平面鏡、凸面鏡、凹面鏡)。⑴正確反映了光的直線傳播規(guī)律

⑵錯誤：人眼能發(fā)出光線B、歐幾里德：

在其著作《光學(xué)》一書中提出

觸須學(xué)說：代表人物和成就：Ⅰ、萌芽時期墨翟（公元前468～376年）歐幾里德（古希臘，公元前330～275年）第4頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月《墨經(jīng)》中提出了視覺的3個條件：一是人自身的視覺功能(《墨經(jīng)》稱“明”)；二是視覺對象(《墨經(jīng)》稱“物”)；三是光(《墨經(jīng)》稱“火”)。進而正確地指出：人因為眼睛看見物體(“以目見”），而眼睛則依靠光見物體(“目以火見”)。這說明眼睛本身只是光的接受器官，只有當(dāng)光被物體反射到人的眼睛里后，人才可以看到物體，這是對視覺最早的科學(xué)解釋。而古代西方的一些學(xué)者卻認為人的眼睛會發(fā)射某種東西接觸到物體而引起視覺?！赌?jīng)》對視覺的認識第5頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月①景，光至，景亡；若在，盡古息。②景二：光夾。一光，一。光者（賭）景也。③景，日之光反燭人，則景在日與人之間。

④景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故景障內(nèi)也。⑤景，木柂，景短大。木正，景長小。大小于木，則景大于木。非獨小也，遠近。⑥臨，正鑒，景寡、貌能、白黑，遠近柂正，異于光。鑒、景當(dāng)俱就，遠近去尒當(dāng)俱，俱用北。鑒者之臭無數(shù)，而必過正。故同體處其體俱，然鑒分。⑦鑒，中之內(nèi)，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠中，則所鑒小，景亦小。而必正，起于中，緣正而長其直也。中之外，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠中，則所鑒小，景亦小。而必易，合于中，而長其直也。⑧鑒，鑒者近，則所鑒大，景亦大；其遠，所鑒小，景亦小。而必正。景過正，故招。《墨經(jīng)》光學(xué)八條第6頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月第一條，敘述了影的定義與生成；第二條，說明光與影的關(guān)系；第三條，暢言光的直線傳播，并用針孔成像來說明；第四條，說明光有反射性能；第五條，論光和光源的關(guān)系而定影的大??；第六、七、八條，分別敘述了平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關(guān)系。歐幾里德在《光學(xué)》中，研究了平面鏡成像問題，指出反射角等于入射角的反射定律，但也同時反映了對光的錯誤認識——從人眼向被看見的物體伸展著某種觸須似的東西。

《墨經(jīng)》光學(xué)八條第7頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

中國古代的自然哲學(xué)和以原理、定律表現(xiàn)出來的理論性的自然知識是較薄弱的，特別是比古希臘和15世紀之后的歐洲遜色不少。但在實用科學(xué)方面，我國在相當(dāng)長的時間里處于世界領(lǐng)先地位，這在我國古代最為發(fā)達的四大傳統(tǒng)學(xué)科天、算、農(nóng)、醫(yī)中表現(xiàn)更為明顯，如聞名于世的四大發(fā)明都是實用性的，英國科學(xué)史家李約瑟在他所著的《中國科學(xué)技術(shù)史》的序言中曾公正的評價說：“中國的這些科學(xué)和發(fā)現(xiàn)往往遠遠超過同時代的歐洲，特別是15世紀之前更是如此”。不過中國古代的實用科學(xué)有一個某些人認為是缺點的特點，就是缺乏嚴謹?shù)膶嶒炞C明、理論說明和科學(xué)表達。中國古代的實用科學(xué)多為經(jīng)驗性的描述。第8頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ、幾何光學(xué)時期幾何光學(xué)時期是光學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點，系統(tǒng)研究了光現(xiàn)象和光學(xué)儀器，建立了直線傳播定律、反射定律、折射定律；提出了費馬原理、光程、光強、顏色等概念，并觀察了棱鏡光譜等較復(fù)雜的光現(xiàn)象，建立、鞏固和發(fā)展了牛頓微粒學(xué)說。同時，波動理論開始盟芽。代表人物和成就：

A、費馬（法，1601~1665）：提出了幾何光學(xué)的基本原理—費馬原理，由它可導(dǎo)出直線傳播定律、反射定律、折射定律和面鏡、透鏡成象規(guī)律。B、牛頓（英，1643~1727）：建立了光是微粒流的微粒學(xué)說，進行了白光通過棱鏡的實驗，提出了光譜、光強、顏色等概念，觀察并研究了牛頓環(huán)。C、李普塞：1608，發(fā)明并制造了世界上第一臺望遠鏡。D、馮特納：發(fā)明并制造了世界上第一臺顯微鏡。粒子：Paticle波：wave正業(yè)是律師、宮庭顧問，主要貢獻領(lǐng)域有：解析幾何、微積分、機率論、光學(xué)以及數(shù)論。尊稱他為「業(yè)余數(shù)學(xué)家之王」第9頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅲ、波動光學(xué)時期建立了光的波動理論，園滿解釋了光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；通過邁克爾遜干涉儀否定了“以太”的存在；提出并證實了光的本質(zhì)就是電磁波C、菲涅耳（法，1788~1827）：利用楊氏干涉原理補充惠更斯原理而提出了惠更斯-菲涅耳原理，園滿解釋了光的直線傳播定律和衍射現(xiàn)象。建立了菲涅耳公式。在牛頓物理學(xué)中打開了第一個缺口，為此，他被人們稱為“物理光學(xué)的締造者”。D、馬呂斯（

法，1775~1812）：發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象，建立了馬呂斯定律，研究了偏振光的干涉。代表人物和成就：B、楊氏（英，1773~1829）：最先利用干涉原理解釋了白光下的薄膜顏色，設(shè)計并完成了著名的楊氏雙縫干涉實驗，并第一次成功地測定了光的波長。提出了光是橫波的假設(shè)。主要貢獻：楊氏雙縫實驗，楊氏模量，視覺和顏色，醫(yī)學(xué)，語言學(xué)，埃及象形字A、惠更斯（荷蘭，1629~1695）：光的波動理論的創(chuàng)始人，提出了“光是‘以太’中傳播的波動”理論和次波假設(shè)（惠更斯原理）。并園滿解釋了反射、折射定律和雙折射現(xiàn)象。E、麥克斯韋（

英，1831~1879），赫茲(德，1857~1894)第10頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月黑體輻射問題：普朗克(德,1858~1947)解釋光電效應(yīng)：愛因斯坦(美,1879~1955)德布羅意（法，

1892～1989）提出物質(zhì)波假說，戴維孫與革末的電子衍射實驗證實電子具有波動性實物粒子與光一樣具有波（Wave）、粒（Particle）二象性X射線散射實驗：康普頓(美,1892~1962

)發(fā)現(xiàn)經(jīng)典電磁理論在研究光與物質(zhì)的相互作用時的缺點，建立了光的量子理論，園滿解釋了黑體輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)現(xiàn)象；提出了光的波粒二象性。Ⅳ、量子光學(xué)時期第11頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月Ⅴ、現(xiàn)代光學(xué)時期自1960年梅曼（美，1927~2007）制成第一臺紅寶石激光器，光學(xué)進入了新的發(fā)展階段，激光物理、激光技術(shù)、全息攝影術(shù)、光纖的應(yīng)用、光腦的設(shè)想、紅外波段的應(yīng)用，非線性光學(xué)等，派生了許多嶄新的分支學(xué)科。第12頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月研究尺度量子光學(xué)波動光學(xué)幾何光學(xué)380nm760nm以光本質(zhì)上是一種波長較短的電磁波為基礎(chǔ),采用簡諧振動中的正弦(或余弦)規(guī)律來描述,研究光的波動性以光線的概念為基本觀點,采用幾何方法來研究,只研究光傳播的幾何規(guī)律以光本質(zhì)上是一份一份的能量子——光子為基礎(chǔ),采用波函數(shù)描述第13頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月光學(xué)工程力學(xué)電磁學(xué)熱力學(xué)光學(xué)機械工程電氣工程動力工程光學(xué)工程