1、1,Xi an Polytechnic University,光学绪 论,主讲教师：王秋萍,2,引 言,Xi an Polytechnic University,生活中有许多奇妙而有趣的光学现象：,雨后彩虹,3,Xi an Polytechnic University,薄膜色,棱镜分光,诸如此类的光学现象与光的本质以及光在介质中的传播性质有关。那么光的本质到底是什么？光和物质相互作用又是如何进行的呢？这将是光学课程要讨论和解决的问题。,4,Xi an Polytechnic University,课程信息及要求,配套教材：光学教程 姚启钧著课程性质：学位课， 64学时,联系方式：王秋萍 手机：
2、18091823977 QQ：406793496 E-mail： ,考核方式：闭卷考试 成绩评定：平时成绩 30%（作业+考勤）+闭卷考试成绩70%,按学校规定，平时作业 1/3 及以上未交、或 1/3 及以上时间缺课 者，不得参加考试。,5,参考资料,1.光学教程 姚启钧 原著2.光学 母国光 著3.光学 （上、下） 赵凯华 著4.光学基础（上、下） F.A.JENKINS 5.光学 J.P.马蒂尼6. optics E.Hecht & A.Zajac7. 光学教程学习指导 宜桂金 编8. 参考杂志： 大学物理、物理、物理通报、应用光学、激光技术、 光学学报、现代物理知识等杂志。9. 图书馆
3、、其他网上书籍及网络资料,Xi an Polytechnic University,6,0.1 光学科学体系0.2 光学现象的发现与光本性的认识,Xi an Polytechnic University,主要内容,7,Xi an Polytechnic University,0.1 光学科学体系,8,Xi an Polytechnic University,0.2 光学现象的发现与光本性的认识,几何光学规律的发现及认识 波动光学规律的发现及认识 量子光学规律的发现及认识 现代光学规律的发现及认识 光学发展的五大阶段,9,Xi an Polytechnic University,一.几何光学规律
4、的发现及认识,公元前3世纪，古希腊欧几里德（Euclid）在光学中也提出了光的直线传播性和镜面反射定律。 (比墨翟晚100多年),克莱门德（公元50年）和希腊的托勒密（公元90168年） 研究了光的折射现象，最先测定了光通两种介质分界面时的入射角和折射角。,春秋战国时期(公元前4世纪) ，“墨经”最早记述了光的直线传播、阴影形成、光的反射和凹凸面镜反射成像等规律。,10,Xi an Polytechnic University,罗马的塞涅卡(公元前3公元65年)提出充满水的玻璃泡具有放大作用。,宋代沈括在梦溪笔谈中对凸、凹面镜成像的规律、测定凹面镜焦距的原理及虹的成因都有创造性的阐述。,阿拉伯
5、的阿尔哈曾(公元9651083年)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。,培根提出用透镜矫正视力和用透镜组成望远的可能性，并表述了透镜焦点的位置。,公元1285年，阿马蒂发明了眼镜；1589年，波特研究了成像暗箱。,特点：只对光有些初步的认识，得出一些零碎的结论，没有形成系统的理论。,11,Xi an Polytechnic University,1608年荷兰李普赛(15871619年)发明了第一架望远镜。延森(15881632年)和冯特纳(15801656年)最早制作了复合显微镜。 1609年意大利物理学家伽利略(15641642年)创制了天文望远镜，并用来观
6、测天体，他发现了月球表面凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年，伽利略用自制的天文望远镜发现了木星的四颗卫星，为哥白尼的日心说找到了确凿的证据。,17世纪初，荷兰的斯涅耳从实验上发现了折射定理，而法国的笛卡儿第一个把它表示为现代的正弦形式；1657年法国的费马提出了光在介质中传播时所走的光程取极值的费马原理，并根据此原理推出了光的反射和折射定律。至此基本奠定了几何光学的基础。,12,Xi an Polytechnic University,1608年荷兰李普赛(15871619年)发明了第一架望远镜。延森(15881632年)和冯特纳(15801656年)最早制作了复合显微镜。1610
7、年，意大利物理学家伽利略(15641642年)用自制的天文望远镜发现了木星的四颗卫星，为哥白尼的日心说找到了确凿的证据。,17世纪初，荷兰的斯涅耳从实验上发现了折射定理，而法国的笛卡儿第一个把它表示为现代的正弦形式；1657年法国的费马提出了光在介质中传播时所走的光程取极值的费马原理，并根据此原理推出了光的反射和折射定律。至此基本奠定了几何光学的基础。,13,Xi an Polytechnic University,二.波动光学规律的发现及认识,17世纪50年代，意大利人格里马第首先观察到了光的衍射现象。 17世纪60年代，丹麦人巴塞林那斯发现了双折射现象。 1672年-1675年间，英国的胡
8、克和波意耳各自独立地研究了白光照射下薄膜的彩色干涉图样,分别观察到了称之为牛顿环的干涉现象。,1672年牛顿进行了棱镜分光实验，并分析了“牛顿环” 的生成及色序问题。荷兰的惠更斯发现了光的偏振现象。,1801年，英国的托马斯杨做出了光的双缝干涉实验。,1808年，法国人马吕斯发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。,14,Xi an Polytechnic University,1845年，法拉第发现了光的振动面在强磁场中的旋转，揭示了光现象和电磁现象的内在联系。,1865年，英国物理学家麦克斯韦提出光是一种电磁波。至此确立了光的电磁理论。,1815年，菲涅耳在惠更斯原理的基础上提出了惠更斯-
9、菲涅耳原理，合理地解释了光的衍射现象。,15,1887年德国物理学家赫兹发现了光电效应。,Xi an Polytechnic University,三.量子光学规律的发现及认识,1900年普朗克提出了辐射能量子的概念和著名的普朗克公式。,赫兹,1905年爱因斯坦提出了光量子假说，圆满地解释了光电效应。 1923年美国的康普顿和中国的吴有训用实验证实了光的量子性。,爱因斯坦,1924年，法国物理学家德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。,德布罗意,结论：人们一方面通过干涉、衍射和偏振等光学现象证实了光的波动性；另一方面通过黑体辐射、光电效应和康普顿效应等又证实了光的量子性（粒子性）。由此证明，光具有波粒二象性。,16,四.现代光学规律的发现及认识,1960年，美国物理学家梅曼制成了红宝石激光器，标志着激光问世，这使得古老的光学焕发了青春。激光被称为当代四大发明（激光、原子能、半导体、电子计算机 ）之一。,20世纪70年代，美国物理学家肖洛(1921-1999年)发明了高分率激光光谱仪。,17,五.光学发展的五大阶段,18,Xian Polytechnic University,THE END!,
