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1、绪 论,光-光学现象-光学 -光学课程,讲解有关“光学”的基本知识,提供有关光学学习的信息和资源,希望大家能够获得光学知识，激发对于科学研 究的兴趣，提高自身能力,绪 论,光学及其研究内容 光学发展史 光学学习的观点及方法,4,何谓光学,光学光学是研究光的本性、光的产生、光的传播、光与物质相互作用，以及光在科学研究和技术中的各种应用的科学。,光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到客观世界中的景象，是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。,光学早期发展简史,“景，光之人，照若射；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。”,公元前5世纪，中国春秋战国时期哲学家墨子
2、： 最早发现和研究“小孔成像” 精辟地分析了光的直线传播特性。,墨经的八条光学资料” 世界光学史上最早的光学记录 墨家完备的光学体系,光学早期发展简史,伊本 海赛姆 (965-1039 ）,阿拉伯中世纪数学家、自然科学家和哲学家,斯涅耳（15911626）,观察到水中的物体看起来象漂浮的现象，由此引出了他对折射现象的研究，并发现了光的折射定律“斯涅耳定律”,惠更斯是微粒说的反对者，他发展了光的波动说，认为“光同声一样，是以球形波面传播的”，并且认为光振动是在一种特殊介质 “以太”中传播的 “弹性脉动”。,惠更斯 （16291695）,波动说成功地解释了光的反射和折射现象，还解释了晶体的双折射现
3、象。,光的本性 波动说的发展,牛顿的“微粒说”与惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论，并由此而产生激烈的争议和探讨，科学家们就光是波动还是微粒这一问题展开了一场旷日持久的拉锯战。整个18世纪，微粒说 与波动说之间的争论一直持续，因牛顿在学术界的权威和盛名，“微粒说”一直占据着主导地位。波动说基本上处于停滞状态，微粒说占据统治地位。,光的本性 波动说与微粒说的对立,托马斯-杨 （17731829）,1801年，英国物理学家托马斯-杨进行了著名的杨氏双缝干涉实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象，证明了光是一种波。杨氏进而提出了“光的干涉”概念和光的“干涉定律”。 1
4、803年，托马斯杨根据光的干涉定律对光的衍射现象作出了解释。,光的本性 波动说的发展,菲涅耳 （17881827）,1819年，菲涅耳成功的完成了对由两个平面镜所产生的相干光源进行的光的干涉实验，继杨氏干涉实验之后再次证明了光的波动说。,菲涅耳在惠更斯波动说的基础上，用定量形式建立起了以他们的姓氏命名的“惠更斯菲涅耳原理”。 同时，对光的偏振现象加以研究，建立了双折射理论，奠定了晶体光学的基础。,光的本性 波动说的发展,麦克斯韦 （18311879）,1860年，麦克斯韦通过对电磁现象的研究，建立了电磁学，并将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内的电磁波，从而确立了波动说的地位。 1
5、887年，赫兹用实验证实了电磁波的存在，也证实了光其实是电磁波的一种，两者具有共同的波的特性。后来的实验又证明，红外线、紫外线和X光都是电磁波，其区别只是波长不同。,光的本性光的电磁理论,1905年9月，爱因斯坦发表了的“关于运动介质的电动力学”一文。提出了光速不变原理和狭义相对论，从根本上抛弃了“以太”的概念，圆满地解释了运动物体的光学现象。 这是人们才认识到：电磁波的传播不需要任何物质，电磁本身就是一种物质，它携带着能量以波的形式传播着，所以电磁波是一种物质波。,爱因斯坦 （18791955）,光的本性光的电磁波理论,1900年，为了解释光的黑体辐射，普朗克创立了物质辐射（或吸收）的能量只
6、能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说，并在此基础上导出了黑体辐射的能量按波长（或频率）分布的公式，称为普朗克公式。,普朗克 （18581947）,光的本性光的量子假说,1905年，为了解释光电效应，爱因斯坦提出了光子假设，当光束与物质相互作用时，其能流并不像波动理论所想象的那样，是连续分布的，而是一份一份的集中在一些叫做光子的粒子上。光子只能被整个地吸收和发射。基于这个光子假说，爱因斯坦成功地解释了光电效应。,爱因斯坦 （18791955）,光的本性光子假设的提出,爱因斯坦因光电效应研究而获得1921年的诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。,几何光学、波动光学(物理光学),研究光的传播,非线性光学 研究光与物质作用理论,电磁光学 基于麦克斯韦方程,量子光学 基于量子论的理论,光学的分类,
