第6篇 光學(xué)發(fā)展史

章光學(xué)發(fā)展史

光學(xué)和幾何學(xué)、天文學(xué)、力學(xué)一樣，是一門有悠久歷史的學(xué)科，也是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域中最活躍的前沿陣地之一。光學(xué)的發(fā)展史，大體可分為五個(gè)時(shí)期。1．萌芽時(shí)期。2．幾何光學(xué)時(shí)期。3．波動(dòng)光學(xué)時(shí)期。4．量子光學(xué)時(shí)期。5．現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期。2021/6/271萌芽時(shí)期從我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)的墨翟（公元前468－376）開始直到以后的二千年之間，可謂光學(xué)的萌芽時(shí)期。它是光學(xué)發(fā)展史上緩慢前進(jìn)的年代。在這一時(shí)期中，一方面對(duì)光的直線傳播、反射和折射現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和觀察；另一方面，由于生產(chǎn)和生活的需要，發(fā)明了透鏡、凹面鏡，并應(yīng)用于實(shí)際。2021/6/272萌芽時(shí)期最早且有據(jù)可查的是我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的墨翟及其弟子的工作。歐幾里德（古希臘，公元前330—275）也提出了光的直線傳播性，他在《光學(xué)》一書中寫道：“我們假想光是以直線進(jìn)行的，在線與線間還留出一些空隙來，光線自物體到人眼成為一個(gè)錐體，錐頂在人眼，錐底在物體，只有被光線碰上的東西才給我們看見，沒有碰上的東西就看不見了”。2021/6/273萌芽時(shí)期公元二世紀(jì)，托勒密（希臘人，公元70－147）研究了折射現(xiàn)象，寫了《光學(xué)》一書，書中記載光由空氣進(jìn)入水中的入射角和折射角，得出一系列數(shù)據(jù)。他認(rèn)為折射角和入射角成正比。阿爾一哈金（阿拉伯人，公元965－1038）首先發(fā)明了凸透鏡，并對(duì)它進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，所得的結(jié)果接近于近代關(guān)于凸透鏡的理論。2021/6/274萌芽時(shí)期1299年，阿瑪?shù)伲ㄊ兰o(jì)）發(fā)明了眼鏡。因此到15世紀(jì)和16世紀(jì)紀(jì)，凹面鏡，凸面鏡，眼鏡，透鏡等光學(xué)元件已相繼出現(xiàn)。我國(guó)宋代的沈括（1031—1095）在《夢(mèng)溪筆談》中，記載了極為豐富的幾何光學(xué)知識(shí)。我國(guó)元代的自然科學(xué)家趙友欽（1279—1368）著有《革象新書》，書中記有“小罅光景”的大型光學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中討論了物體表面照度與光源發(fā)光強(qiáng)度以及距離之間的關(guān)系。2021/6/275幾何光學(xué)時(shí)期從時(shí)間上來看，大約包括十七、十八兩個(gè)世紀(jì)，這是光學(xué)的轉(zhuǎn)折時(shí)期。在這期間建立了光的反射定律和折射定律，為幾何光學(xué)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)為了擴(kuò)大人眼的觀察能力，出現(xiàn)了一些光學(xué)儀器。如李普塞（荷蘭人，1587－1619）所制作的第一架望遠(yuǎn)鏡的誕生、促進(jìn)了天文學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展，延森（1588—1632）和馮特納（1580－1656）最早制作了復(fù)合顯微鏡，為生物學(xué)的研究提供了強(qiáng)有力的工具。2021/6/276幾何光學(xué)時(shí)期1609年，伽里略（意大利人，1564—1642）制造了用凸透鏡做物鏡，用凹透鏡做目鏡的伽里略望遠(yuǎn)鏡。他的不朽的功勛之一是第一個(gè)把望遠(yuǎn)鏡指向天空，當(dāng)時(shí)的目的是為了證實(shí)哥白尼（波蘭人。1473—1543）的日心說。開普勒（德國(guó)人，1571—1630）匯集前人的光學(xué)知識(shí)，于1611年發(fā)表了《屈光學(xué)》一書。書中記載：他研究了折射現(xiàn)象，斷定托勒密關(guān)于折射定現(xiàn)的結(jié)論并不正確，2021/6/277折射定律的建立有兩個(gè)創(chuàng)始人，一個(gè)是荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳（荷蘭人，1591－1626），斯涅耳于1621年，從實(shí)際測(cè)量中抽象出這一定律，這一定律的表述是在斯涅耳去世后，于1626年在他的遣稿中找到的。另一個(gè)是笛卡兒（法國(guó)人，1596—1650），笛卡兒雖然傾向于光的波動(dòng)說，但在解釋光的折射時(shí)，又把光看作由無數(shù)小球組成。因此，他是從光的微粒觀念中推導(dǎo)出折射定律的。在1637年出版的《折光學(xué)》一書中，他第一個(gè)正式公布具有現(xiàn)代形式的折射定律，把余割之比換成了正弦之比。2021/6/278幾何光學(xué)時(shí)期費(fèi)馬（法國(guó)人，1601一1665）在1657年，首先指出光在介質(zhì)中傳播時(shí)，所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個(gè)原理，推導(dǎo)出光的反射定律和折射定律。到十七世紀(jì)中葉，已經(jīng)建立了光的反射和折射定律，從而奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。以上理論是從光的直線傳播作為基礎(chǔ)的，但在實(shí)際觀察中也存在違背這一原則的現(xiàn)象。如格里馬（意大利人，1618—1663）等人首先觀察到衍射現(xiàn)象。2021/6/279幾何光學(xué)時(shí)期胡克（英國(guó)人，1635－1703）也觀察到了衍射現(xiàn)象，并和玻義耳（英國(guó)人，1627—1691）獨(dú)立地研究了薄膜所產(chǎn)生的彩色干涉條紋。以上這些都是波動(dòng)光學(xué)的萌芽。到了十七世紀(jì)后半葉，牛頓（英國(guó)人，1643－1727）和惠更斯（荷蘭人，1629一1695）等對(duì)光的研究，才真正把光學(xué)引上了發(fā)展的道路。2021/6/2710牛頓光學(xué)上的偉大貢獻(xiàn)在1704年出版的《光學(xué)---論光的反射、折射、彎曲和顏色》一書中，書中描述了他所做過的實(shí)驗(yàn)和所得出的結(jié)論。首先，他為了改善望遠(yuǎn)鏡頭而磨制三棱鏡，從而發(fā)現(xiàn)了色散現(xiàn)象。證明了白光是由各種色光復(fù)合而成的。2021/6/2711幾何光學(xué)時(shí)期牛頓的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是這樣進(jìn)行的，他用一塊長(zhǎng)紙板，一半涂成鮮紅色，另一半涂成蘭色，把它放在窗戶邊，通過一塊玻璃棱鏡來觀察它。他發(fā)現(xiàn)：“如果把棱鏡的折射棱角朝上，使紙板由于折射看起來好象是被抬高了。那么折射的結(jié)果使蘭色半邊比紅色半邊升得更高。但是當(dāng)棱鏡的棱角朝下，使紙板由于折射看起來好象是被放低了，蘭的半邊就比紅的半邊降得更低了。”根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，牛頓斷定蘭光折射得比紅光更厲害些，并得出透鏡聚光時(shí)，蘭光和紅光一定是聚集在離透鏡不同的距離上。2021/6/2712亞里士多德（希臘,公元前384一322）認(rèn)為白色陽(yáng)光通過美麗的古老大教堂的彩色玻璃窗之后變得五顏六色，好象白衣服放入不同染料的溶液中被染了色一樣，是光把透明介質(zhì)物體的可見性變成了現(xiàn)實(shí)。認(rèn)為顏色是人們主觀的感覺，一切顏色都是光明與黑暗，白與黑按光的比例混合的結(jié)果。2021/6/2713幾何光學(xué)時(shí)期不同顏色的光線具有不同的折射本領(lǐng)，被牛頓用來解釋虹的成因。牛頓根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也提出了錯(cuò)誤的看法，他斷定透鏡成象存在根本的缺點(diǎn)，即不能形成清晰的物象。但是必須指出，牛頓的前提是錯(cuò)誤的，他的錯(cuò)誤在于他認(rèn)為不同的透明物質(zhì)是從相同的方式折射不同顏色的光線的。2021/6/2714幾何光學(xué)時(shí)期牛頓在光學(xué)中另一項(xiàng)精彩的發(fā)現(xiàn)是牛頓環(huán)。牛頓環(huán)是光具有波動(dòng)性的最好證明之一，也說明了光的周期性。但是，因?yàn)榕ｎD在關(guān)于光的本性的討論中傾向于微粒說，所以他不可能對(duì)光的以上性質(zhì)加以進(jìn)一步的探討。牛頓的高明之處是：他不僅詳細(xì)地定性的描述了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而是進(jìn)一步作了定量的測(cè)量。2021/6/2715惠更斯的貢獻(xiàn)和牛頓同時(shí)代的惠更斯，他主張光的波動(dòng)說，認(rèn)為光是在“以太”中傳播的波。提出次波原理：惠更斯原理?；莞乖黼m然能夠解釋不少光學(xué)現(xiàn)象，但他的波動(dòng)說是比較粗糙的，又錯(cuò)誤的認(rèn)為光是一種縱波，因此他還擺脫不了幾何光學(xué)的觀念。2021/6/2716幾何光學(xué)時(shí)期十七世紀(jì)還討論了另一個(gè)問題，即“是不是有一個(gè)有限的光速？”笛卡兒采取否定的態(tài)度，而伽里略是肯定的。在整個(gè)十八世紀(jì)，光學(xué)幾乎沒有什么發(fā)展，多數(shù)科學(xué)家贊成光的微粒說，而歐拉（瑞士人，1707—1783）和伯努利（瑞士人。1700—1782）卻堅(jiān)持和發(fā)展了“從太”的波動(dòng)理論。2021/6/2717波動(dòng)光學(xué)時(shí)期

進(jìn)入1800年，由于英國(guó)醫(yī)生楊（英國(guó)人，1773－1829）和法國(guó)工程師菲涅耳（法國(guó)人，1788－1827）的工作，使波動(dòng)說又重新提出，并取得成功。2021/6/2718波動(dòng)光學(xué)時(shí)期揚(yáng)在1800年的論文中。根據(jù)光的波動(dòng)本性解釋了牛頓環(huán)的現(xiàn)象，并描述了楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，第一次用實(shí)驗(yàn)顯示了光的干涉現(xiàn)象，并由此成功地測(cè)出了紅光和紫光的波長(zhǎng)，并且認(rèn)為光是橫波。揚(yáng)取得了很多研究成果，其中包括人眼的構(gòu)造和功能。2021/6/2719波動(dòng)光學(xué)時(shí)期菲涅耳繼續(xù)了揚(yáng)的工作，1815年他用揚(yáng)的干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理，提出了惠更斯——菲涅耳原理。運(yùn)用這一原理不僅能解釋光在各向同性介質(zhì)中的直線傳播，同時(shí)也能解釋光的衍射現(xiàn)象。

1808年馬呂斯（英國(guó)人，1775—1812）偶然發(fā)現(xiàn)光在兩種介質(zhì)界面上反射時(shí)的偏振現(xiàn)象。菲涅耳和阿拉果（1786一1853）在1819年提供了相互垂直的偏振光不相干涉的證明，這是光的橫向振動(dòng)理論最終的證實(shí)。2021/6/2720波動(dòng)光學(xué)時(shí)期夫瑯和費(fèi)（德國(guó)人，1787－1826）對(duì)折射的研究。1835年施維爾德（1792—1871）發(fā)表了總結(jié)性的文章；題為《從波動(dòng)論的基本定理出發(fā)分析地闡明衍射現(xiàn)象》之后，才告一段落。1845年，法拉第（英國(guó)人，1791—1867）發(fā)現(xiàn)了偏振光的振動(dòng)面在強(qiáng)磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而揭示了光和電磁的內(nèi)在聯(lián)系。1856年韋伯（德國(guó)人，1804－1891）和柯爾勞斯（德國(guó)人，1809—1858），發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度。2021/6/2721波動(dòng)光學(xué)時(shí)期

1865年，麥克斯韋（蘇格蘭人，1831—1879）電磁場(chǎng)理論建立，得出電磁波以光速傳播，所以說明光是一種電磁現(xiàn)象。這一理論，于1888年被赫茲（德國(guó)人，1857－1894）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。因此建立了光的電磁理論。1849年菲索（法國(guó)人，1819—1896）利用轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪法，1862年佛科（法國(guó)人，1819～1868）利用旋轉(zhuǎn)鏡法，第一次在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定了光的速度，這就完全證實(shí)了波動(dòng)說的正確性。2021/6/2722量子光學(xué)時(shí)期

黑體輻射的能量按波長(zhǎng)的分布，和光電效應(yīng)。維恩（德國(guó)人，1864--1928）公式和瑞利（英國(guó)人，1842--1919）—金斯（英國(guó)人，1877—1946）公式，前者在短波區(qū)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，而后者，在長(zhǎng)波區(qū)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。2021/6/2723普朗克公式在1900年，普朗克（德國(guó)人，1858—1947）大膽地提出了能量子假說，認(rèn)為各種頻率的電磁波只能從一定的能量子方式從振子發(fā)射，能量子是不連續(xù)的，它的值是光的頻率和普朗克常數(shù)的乘積的整數(shù)倍，它和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合。不僅如此，量子論還以全新的方式提出了光與物質(zhì)相互作用的整個(gè)問題。它不但給光學(xué)而且給整個(gè)物理學(xué)提供了新的概念，因此，它的誕生被看作近代物理學(xué)的起點(diǎn)。

2021/6/2724光電效應(yīng)

當(dāng)光照在某些金屬上會(huì)逸出電子，這就是光電效應(yīng)。愛因斯坦（生于德國(guó)，1879－1955）于1905年，提出了對(duì)以上現(xiàn)象的一個(gè)解釋。被康普頓（美國(guó)人，1892－1962）效應(yīng)所證實(shí)。1924年德布羅意（法國(guó)人，1892一）創(chuàng)立了物質(zhì)波學(xué)說，他大膽地設(shè)想每一物質(zhì)的粒子的運(yùn)動(dòng)都和一定的波動(dòng)相聯(lián)系2021/6/2725現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期

二十世紀(jì)五十年代以來，尤其是在激光問世以后，光學(xué)和許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域緊密結(jié)合，相互滲透，派生了不少嶄新的分支學(xué)科，因此光學(xué)開始了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿陣地之一。2021/6/2726現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期在激光器誕生以后，為攝影術(shù)向前發(fā)展提供了可能，因此出現(xiàn)了全息攝影術(shù)。由于激光的出現(xiàn)，光學(xué)的重要發(fā)展之一，是將數(shù)學(xué)中的付里葉（法國(guó)人，1768－1830）變換和通訊中的線性系統(tǒng)理論引入光學(xué)，形成了一個(gè)新的光學(xué)分支——付里葉光學(xué)。在激光器出現(xiàn)一年以后，非線性光學(xué)（也稱強(qiáng)光學(xué)）作為光學(xué)的一個(gè)分支也發(fā)展起來了。2021/6/2727

二、人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)關(guān)于光的本性究竟是什么？人類進(jìn)行了大約三百年的爭(zhēng)論，其間有各種不同的學(xué)派，但總的來說不外乎粒子說和波動(dòng)說兩種。這兩種學(xué)說在不同時(shí)期各自占據(jù)著統(tǒng)治地位，隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展，人們對(duì)粒子和波的概念的看法也有所發(fā)展。最后當(dāng)愛因斯坦和德布羅意提出波粒二象性后，爭(zhēng)論才告一段落。2021/6/2728二、人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)，追溯其歷史，可以看出，它是由初淺到深入，由片面到全面，從實(shí)驗(yàn)到理論，由現(xiàn)象到本質(zhì)逐步發(fā)展起來的，最后建立起光的本性的理論。但是從科學(xué)發(fā)展的眼光來看關(guān)于光的本性的理論并沒有窮盡，還待于進(jìn)一步的探討。2021/6/27291.惠更斯和牛頓之爭(zhēng)早在十七世紀(jì)就開始了對(duì)光的本性的問題的討論，當(dāng)時(shí)有兩種不同的觀點(diǎn)，一種是以笛卡兒、胡克、惠更斯為代表的波動(dòng)說，另一種是以牛頓為代表的微粒說。笛卡兒所著《光學(xué)》一書中，對(duì)光的本性雖然沒有提出什么明確的觀點(diǎn)，由于他的主張的核心是強(qiáng)調(diào)了媒質(zhì)的影響，是以“作用”的傳播為出發(fā)點(diǎn)，特別是以接觸作用或近距作用為出發(fā)點(diǎn)，所以人們把他的主張歸屬于波動(dòng)說這一面。

2021/6/2730胡克的工作

胡克在1665年發(fā)表了《顯微術(shù)》一書，主張“光是一種振動(dòng)”。提出：發(fā)光是說明“運(yùn)動(dòng)的部分”返回來了。提出這種運(yùn)動(dòng)不可能是圓運(yùn)動(dòng)，球狀運(yùn)動(dòng)，也不可能是其他的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。“它是一種很短的振動(dòng)”。2021/6/2731胡克的工作他寫道：“在一種均勻煤質(zhì)中這一運(yùn)動(dòng)在各個(gè)方向上都以相等的速度傳播，于是發(fā)光體的每一脈動(dòng)和振動(dòng)都必須形成一個(gè)球面，這個(gè)球面將不斷增大，如同投石入水后引起的越來越大的環(huán)狀波一樣。由此可知，在均勻媒質(zhì)中擾動(dòng)而成的球面的一切部分都與射線正交”。2021/6/2732胡克的工作從胡克的記述中，我們看出已經(jīng)含有波前、波面的概念。他又把有關(guān)波面的思想用于對(duì)光的折射現(xiàn)象的研究，然后又討論了薄膜的顏色。他在討論薄膜的顏色時(shí)，從強(qiáng)光和弱光的超前；落后來說明光的顏色。這種想法雖然是不正確的，但是他卻接觸到薄膜干涉的基本要領(lǐng)—前后兩面上反射光的疊加，甚至于可以說，在這里已經(jīng)包含了兩束光的位相差的初步概念。2021/6/2733惠更斯的工作于1690年出版的一部書《論光》。他還把光的傳播方式和聲音在空氣中的傳播作比較，明確地提出關(guān)于光是一種波動(dòng)的想法。又根據(jù)光速的有限性論證了光是從煤質(zhì)的一部分依次向其他部分傳播的一種運(yùn)動(dòng)。它和聲波、水波一樣是球面波。惠更斯從光是波動(dòng)的傳播這一觀念出發(fā)，提出了著名的以他名字命名的原理。2021/6/2734惠更斯的工作惠更斯根據(jù)他的波動(dòng)說和繪制波前圖的方法，很好的解釋了反射、折射以及方解石的雙折射現(xiàn)象。在解釋方解石的雙折射現(xiàn)象時(shí)，提出尋常光線的波面是通常的球面，而非常光線的波面是一個(gè)橢球面的思想。2021/6/2735惠更斯的工作當(dāng)用惠更斯的波動(dòng)說解釋光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象時(shí)卻遇到了困難。可見惠更斯的波動(dòng)說是不夠完善的，他所謂的波看來只是一種脈沖。又認(rèn)為它是一種縱波。也沒有建立起波的周期性的概念。

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牛頓對(duì)光本性的看法第一：他認(rèn)為光的波動(dòng)說不能很好地說明光的直線傳播這一最基本的事實(shí)。第二，波動(dòng)說不能解釋偏振現(xiàn)象。第三：對(duì)光的波動(dòng)說賴以存在的“以太”的懷疑，他寫道：“對(duì)于天空為流體媒質(zhì)（除非它們非常稀?。┧顫M的那種主張，一個(gè)最大的反對(duì)理由在于行星和彗星在天空中各種軌道上的運(yùn)動(dòng)是那樣地有規(guī)則和持久。2021/6/2737牛頓對(duì)光本性的看法牛頓在反對(duì)波動(dòng)說的同時(shí)，提出了另一假說即微粒說：“光線是否是發(fā)光物質(zhì)發(fā)射出來的很小的物體？因?yàn)檫@樣一些物體能夠直線穿過均勻媒質(zhì)而不彎曲到影子區(qū)域里去，這正是光線的本性。”2021/6/2738牛頓對(duì)光本性的看法應(yīng)該指出，牛頓并不是根本不承認(rèn)光的波動(dòng)性。他認(rèn)為：當(dāng)光投射到一個(gè)物體上的時(shí)候，可能激起物體中以太粒子的振動(dòng)，就好象投入水中的大石塊在水面上激起波紋一樣，并且設(shè)想可能正是由于這種波依次地趕過光線而引起干涉現(xiàn)象?？梢哉f，他甚至是第一個(gè)提出光在本質(zhì)上是一種周期過程的人。2021/6/2739牛頓對(duì)光本性的看法在解釋薄膜干涉（牛頓環(huán)）時(shí)，他提出了“猝發(fā)理論”，認(rèn)為“每一光線在它通過任何折射面時(shí)，都形成一定的過渡性結(jié)構(gòu)或狀態(tài)。牛頓曾多次提到關(guān)于光可能是一種振動(dòng)以及與聲的對(duì)比，但是，在解釋光從一種煤質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)得出，光在密媒質(zhì)的速度大于疏媒質(zhì)中的速度。2021/6/2740微粒說一直占著統(tǒng)治的地位原因

第一、在十七、十八世紀(jì)，研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科——古典力學(xué)已經(jīng)建成，并且在解釋自然現(xiàn)象和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐方面卓有成效。第二、從社會(huì)情況來看，正如恩格斯指出的那樣“這個(gè)時(shí)代的特征是一個(gè)特殊的總觀點(diǎn)的形成，這個(gè)總觀點(diǎn)的中心是自然界絕對(duì)不變這樣一個(gè)見解?！?021/6/2741微粒說一直占著統(tǒng)治的地位原因

第三、牛頓建立了古典力學(xué)，在人們頭腦中，牛頓的威望比惠更斯的威望高，所從權(quán)威提出的理論容易被人接受。第四、惠更斯提出的波動(dòng)說本身不夠完善。2021/6/2742微粒說一直占著統(tǒng)治的地位原因微粒說和波動(dòng)說爭(zhēng)論的交點(diǎn)在于：對(duì)折射現(xiàn)象的分析得出了不同的結(jié)論。用微粒說分析時(shí)得出，密媒質(zhì)中的光速大于疏煤質(zhì)中的光速，而用波動(dòng)說分析時(shí)得出密媒質(zhì)中的光速小于疏煤質(zhì)中的光速。

2021/6/27432．楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)1800年，楊在論文《在聲和光方面的實(shí)驗(yàn)和問題》中，提出了反對(duì)微粒理論的新論據(jù)：①在解釋由強(qiáng)光和弱光源所發(fā)出的光粒子有同樣的速度方面碰到的困難，②在解釋射線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，一部分不斷地被反射，而另一部分不斷地發(fā)生折射的困難。首次提出干涉這個(gè)術(shù)語(yǔ)。2021/6/27442．楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)

楊在1801年的報(bào)告中，已經(jīng)形成波動(dòng)光學(xué)的基本原理，他提出了比惠更斯進(jìn)一步的四條假設(shè)和八條命題。從這些條款中，推導(dǎo)出光的傳播速度和以太的彈性和密度有關(guān)；也解決了惠更斯所沒有解決的問題——波為什么不向后面?zhèn)鞑?；用命題解釋了牛頓環(huán)。并測(cè)定了光波的波長(zhǎng)和波數(shù)，因此，波動(dòng)光學(xué)的基本概念——波長(zhǎng)，也是楊首次提出的。2021/6/27452．楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)

在1801年，發(fā)表于《哲學(xué)會(huì)報(bào)》上的論文中，解釋了干涉現(xiàn)象。關(guān)于楊氏的干涉實(shí)驗(yàn)和原理，后來被記載在1807年出版的他的基礎(chǔ)性論著《自然哲學(xué)講義》中，書中描述了雙縫干涉的基本實(shí)驗(yàn)，而縫的圖象是產(chǎn)生干涉和計(jì)算的基礎(chǔ)。2021/6/2746

菲涅耳的功績(jī)菲涅耳的功績(jī)是他對(duì)衍射問題的研究，他提出了把波陣面分解為波帶的近似計(jì)算方法，并用于研究屏幕邊緣和圓孔的衍射，計(jì)算和實(shí)驗(yàn)符合得很好。還詳細(xì)地研究了互不相干的垂直振動(dòng)的迭加問題，在引入橢圓偏振和圓偏振的概念后，說明了偏振面的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。

2021/6/2747菲涅耳的功績(jī)托馬斯·楊和菲溫耳的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著光學(xué)進(jìn)入了新的時(shí)期——彈性以太光學(xué)的時(shí)期。牛頓的觀念受到了強(qiáng)有力的沖擊。尤其在1849年菲索（法國(guó)人，1819一1896）利用轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪法和1862年佛科（法國(guó)人，1819—1868）利用旋轉(zhuǎn)鏡法，使得光速的測(cè)定第一次能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由此證明了波動(dòng)說在解釋折射時(shí)的正確性。這樣波動(dòng)光學(xué)在關(guān)于光的本性的爭(zhēng)論中，上升為統(tǒng)治地位。2021/6/2748麥克斯韋的工作麥克斯韋在1864—1865年間，曾發(fā)表了題為“電磁場(chǎng)的動(dòng)力理論”的論文。這篇文章的第五部分“光的電磁學(xué)說”。在這部分里，他從基本方程組導(dǎo)出了波動(dòng)力方程，并證明電磁波是一橫波，求得電磁波的傳播速度在空氣中等于電量的電磁單位與靜電單位之比，即等于空氣或真空中的光速。2021/6/2749麥克斯韋的工作由此得出結(jié)論：“這一速度與光速如此接近，看來我們有強(qiáng)烈的理由斷定，光本身乃是從波的形式在磁場(chǎng)中按電磁規(guī)律傳播的一種電磁振動(dòng)?！币陨侠碚摯蠹s在二十年之后，由赫茲用實(shí)驗(yàn)證明。2021/6/27503．愛因斯坦對(duì)光的本性的研究愛因斯坦為了解釋光電