光学绪论091128VIP免费

1光学教程主讲教师：阎晓娜2009冬学期2•Office：G407,66132520•答疑时间：周二、周五下午•xnyan@staff.shu.edu.cn3光学绪论一、光学及其研究对象二、光学发展简史三、光学课的主要内容四、光学课程要求4一、光学及其研究对象•什么是光光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到物体，是因为眼睛接受物体发射、反或散射的光。•光学研究对象光学研究内容非常广泛，包括光的发射、传播和接收等规律，光与物质的相互作用，光的本性问题以及它的各种应用科学。5萌芽时期几何光学时期波动光学时期量子光学时期现代光学时期二、光学发展简史6萌芽时期（☆远古~15世纪末）在《墨经》中记载了光的直线传播（小孔成像实验）。此外，墨家对飞鸟的影子、物体的本影和半影、凹面镜和凸面镜的成像现象等，也都作了许多研究。欧几里德(Euclid）墨子《光学》－平面镜成象－反射角等于入射角的反射定律。对于人眼观察物体的解释，他提出了将光当做类似胡须的投射学说。阿尔哈曾(Alhazen)公元1000年，哈桑认为光线来自于物体的反射。他首先发明了凸透镜，并对其原理进行了解释。7《梦溪笔谈》－凹面镜、凸面镜的成象规律，测定凹面镜焦点的原理以及虹的成因等方面都有创造性的阐述。沈括培根（Roger.Bacon）提出用透镜校正视力和采用透镜组构成望远镜，描述了透镜焦点的位置。证明了虹的产生。阿玛蒂，1285年发明了眼镜；波特，1589年研究了成像暗箱。综上所述，到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。克莱门德和托勒密研究了光的折射现象。托勒密依靠经验发现了折射规律，绘出了光线以各种入射角从光疏媒介进入水的折射表。8几何光学时期（16世纪初~19世纪初）这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期，建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。在这一时期，光学真正作为一门物理学科被确定下来。9•李普塞(H.Lippershey，1587—1619，荷兰)在1608年发明了第一架望远镜；•延森(S.Janssen.1588—1632，荷兰)和冯特纳(P.Fontana，1580-2656，)制作了复合显微镜；•伽利略(Galilei,1564—1642，意大利)制作了首架天文望远镜，观测到木星的卫星；•开普勒(J.Kepler，1571—1642，德国)于1611年发表了《折光学》，提出了照度定律，发明了新型望远镜；•斯涅耳(W.Snell,1591—1626，荷兰)和笛卡儿(R.Descartes,1569—1650，法国)分别在1621年和1630年提出了三角函数形式的折射定律；重要科学家及事件10•费马(P.deFermat，1601—1665)在1657年提出了光在介质中传播时所走的光程取极值的原理；综上所述，到17世纪的中叶，基本上已经奠定了几何光学的基础。光学终于作为一门物理学科被正式确立起来.11光的本性的研究当人们已经对光的种种行为了如指掌的时候，却依然有一个最基本的问题没有得到解决，那就是：“光在本质上到底是一种什么东西？”这个问题看起来似乎并没有那么难回答，但人们大概不会想到，对于这个问题的探究居然会那样地旷日持久，而这一探索的过程，对物理学的影响竟然会是那么地深远和重大，其意义超过当时任何一个人的想象。12◆光的微粒说以牛顿为代表的一些人提出了光的微粒理论，认为光是从光源中发射出来的粒子，在均匀介质中作匀速直线运动。这一学说直接说明了光的直线传播定律，并能对光的反射和折射作一定的解释。◆光的波动说大约与牛顿倡导微粒说的同时，惠更斯等人则主张波动说，惠更斯认为光是在“以太”中传播的波，并提出：惠更斯次波原理：波面上（等位相面）上任一点均可看成为一个新的波源，要发次波，同一时刻这些次波的包迹（公切面）便是该时刻的波面。根据惠更斯次波原理，可以解释光的反射定律和折射定律，并能解释方解石的双折射现象。13综上所述，在这一时期，以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，由于相继发现了干涉、衍射和偏振等光的波动现象，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了。因而这个时期也可以说...