光學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史.ppt

1、光學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史,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。,2、光學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史,萌芽時(shí)期： 遠(yuǎn)古至十六世紀(jì)初,幾何光學(xué)時(shí)期：十六世紀(jì)中葉至十八世紀(jì)初,波動(dòng)光學(xué)時(shí)期：十九世紀(jì)初至十九世紀(jì)末,量子光學(xué)時(shí)期：十九世紀(jì)末至二十世紀(jì)初,現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期：二十世紀(jì)六十年代至今,光學(xué),A、墨翟： 在他和其弟子所著的 墨經(jīng)中，對(duì)光現(xiàn)象有八條定性記載,對(duì)簡(jiǎn)單光現(xiàn)象進(jìn)行了記載并做了不系統(tǒng)的研究，制造了簡(jiǎn)單的光學(xué)儀器 （如平面鏡、凸面鏡、凹面鏡)。,正確反映了光的直線傳播規(guī)律錯(cuò)誤：人眼能發(fā)出光線,B、歐幾里德： 在其著作 光學(xué)一書(shū)中提出 觸須學(xué)說(shuō)：,代表人物和成就：,、萌芽時(shí)期,墨翟

2、（公元前468376年）,歐幾里德（古希臘，公元前330275年）,墨經(jīng)中提出了視覺(jué)的3個(gè)條件：一是人自身的視覺(jué)功能(墨經(jīng)稱“明”)；二是視覺(jué)對(duì)象(墨經(jīng)稱“物”)；三是光(墨經(jīng)稱“火”)。進(jìn)而正確地指出：人因?yàn)檠劬匆?jiàn)物體(“以目見(jiàn)”），而眼睛則依靠光見(jiàn)物體(“目以火見(jiàn)”)。這說(shuō)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(duì)視覺(jué)最早的科學(xué)解釋。而古代西方的一些學(xué)者卻認(rèn)為人的眼睛會(huì)發(fā)射某種東西接觸到物體而引起視覺(jué)。,墨經(jīng)對(duì)視覺(jué)的認(rèn)識(shí),景，光至，景亡；若在，盡古息。 景二：光夾。一光，一。光者（賭）景也。 景，日之光反燭人，則景在日與人之間。 景，光之人煦若

3、射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故景障內(nèi)也。 景，木柂，景短大。木正，景長(zhǎng)小。大小于木，則景大于木。非獨(dú)小也，遠(yuǎn)近。 臨，正鑒，景寡、貌能、白黑，遠(yuǎn)近柂正，異于光。鑒、景當(dāng)俱就，遠(yuǎn)近去尒當(dāng)俱，俱用北。鑒者之臭無(wú)數(shù)，而必過(guò)正。故同體處其體俱，然鑒分。 鑒，中之內(nèi)，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則所鑒小，景亦小。而必正， 起于中，緣正而長(zhǎng)其直也。中之外，鑒者近中，則所鑒大，景亦大；遠(yuǎn)中，則所鑒小，景亦小。而必易，合于中，而長(zhǎng)其直也。 鑒，鑒者近，則所鑒大，景亦大；其遠(yuǎn)，所鑒小，景亦小。而必正。景過(guò)正，故招。,墨經(jīng)光學(xué)八條,第一條，敘述了影的定義與生成； 第二條，說(shuō)明光與影的關(guān)系； 第

4、三條，暢言光的直線傳播，并用針孔成像來(lái)說(shuō)明； 第四條，說(shuō)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(wèn)題，指出反射 角等于入射角的反射定律，但也同時(shí)反映了對(duì)光的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí) 從人眼向被看見(jiàn)的物體伸展著某種觸須似的東西。,墨經(jīng)光學(xué)八條,中國(guó)古代的自然哲學(xué)和以原理、定律表現(xiàn)出來(lái)的理論性的自然知識(shí)是較薄弱的，特別是比古希臘和15世紀(jì)之后的歐洲遜色不少。但在實(shí)用科學(xué)方面，我國(guó)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里處于世界領(lǐng)先地位，這在我國(guó)古代最為發(fā)達(dá)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

5、發(fā)明都是實(shí)用性的，英國(guó)科學(xué)史家李約瑟在他所著的中國(guó)科學(xué)技術(shù)史的序言中曾公正的評(píng)價(jià)說(shuō)：“中國(guó)的這些科學(xué)和發(fā)現(xiàn)往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)同時(shí)代的歐洲，特別是15世紀(jì)之前更是如此”。不過(guò)中國(guó)古代的實(shí)用科學(xué)有一個(gè)某些人認(rèn)為是缺點(diǎn)的特點(diǎn)，就是缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)證明、理論說(shuō)明和科學(xué)表達(dá)。中國(guó)古代的實(shí)用科學(xué)多為經(jīng)驗(yàn)性的描述。, 、幾何光學(xué)時(shí)期,幾何光學(xué)時(shí)期是光學(xué)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，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(fèi)馬原理、光程、光強(qiáng)、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(shuō)。同時(shí)，波動(dòng)理論開(kāi)始盟芽。,代表人物和成就：,A、費(fèi)馬（法，16011665）：提

6、出了幾何光學(xué)的基本原理費(fèi)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，16431727）：建立了光是微粒流的微粒學(xué)說(shuō)，進(jìn)行了白光通過(guò)棱鏡的實(shí) 驗(yàn)，提出了光譜、光強(qiáng)、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(tái)望遠(yuǎn)鏡。,D、馮特納：發(fā)明并制造了世界上第一臺(tái)顯微鏡。,粒子：Paticle,波：wave,正業(yè)是律師、宮庭顧問(wèn)，主要貢獻(xiàn)領(lǐng)域有：解析幾何、微積 分、機(jī)率論、光學(xué)以及數(shù)論。尊稱他為業(yè)余數(shù)學(xué)家之王, 、波動(dòng)光學(xué)時(shí)期,建立了光的波動(dòng)理論， 園滿解釋了光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象；通過(guò)邁克爾遜干涉儀否定了“以太”的存在；

7、提出并證實(shí)了光的本質(zhì)就是電磁波,C、菲涅耳（ 法，17881827 ）：利用楊氏干涉原理補(bǔ)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(kāi)了第一個(gè)缺口，為此，他被人們稱為“物理光學(xué)的締造者”。,D、馬呂斯（ 法，17751812 ）：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， 17731829 ）：最先利用干涉原理解釋了白光下的薄膜顏色，設(shè)計(jì)并完 成了著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，并第一次成功地測(cè)定了光的波長(zhǎng)。提出了 光是橫波的假設(shè)。 主要貢獻(xiàn)：楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)，楊氏模量，視覺(jué)和顏色，

8、醫(yī)學(xué)，語(yǔ)言學(xué)，埃及象形字,A、惠更斯（荷蘭，16291695）：光的波動(dòng)理論的創(chuàng)始人，提出了“光是以太中傳播的波 動(dòng)”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，18311879 ），赫茲 (德，18571894),黑體輻射問(wèn)題：普朗克 (德,18581947),解釋光電效應(yīng)：愛(ài)因斯坦 (美,18791955),德布羅意（法， 18921989 ）提出物質(zhì)波假說(shuō)，戴維孫與革末的電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)電子具有波動(dòng)性,實(shí)物粒子與光一樣 具有波（Wave）、粒（Particle）二象性,X射線散射實(shí)驗(yàn)：康普頓 (美,18921962 ),發(fā)現(xiàn)經(jīng)典電磁理論在

9、研究光與物質(zhì)的相互作用時(shí)的缺點(diǎn)， 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。, 、量子光學(xué)時(shí)期, 、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期,自1960年梅曼（美，19272007）制成第一臺(tái)紅寶石激光器，光學(xué)進(jìn)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。,量子光學(xué),波動(dòng)光學(xué),幾何光學(xué),380nm,760nm,以光本質(zhì)上是一種波長(zhǎng)較短的電磁波為基礎(chǔ),采用簡(jiǎn)諧振動(dòng)中的正弦(或余弦)規(guī)律來(lái)描述,研究光的波動(dòng)性,以光線的概念為基本觀點(diǎn),采用幾何方法來(lái)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