光学是一门古老而又年轻.pptVIP

绪　论 光学是一门古老而又年轻、极具生命活力的物理学科，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。 ▲ 研究内容 1、光的发射、传播和吸收的规律。 ２、光和物质的相互作用，包括吸收、散射、色散、光的机械作用、光的热效应、光的电效应、光的化学效应、光的生理效应等。 ３、光的本质的研究。 ▲ 研究方法 观察和实验 提出假设，形成理论 分析、抽象、综合 接受实践检验、完善理论 内容可分为几何光学、波动光学、量子光学、现代光学 。 量子光学 0-1． 光学的研究内容及分支 内容： 光的传播-----反射、折射、衍射、干涉、偏振等； 与物质的相互作用-----色散、散射等其它光的作用； 分支： 非线性光学 几何光学 几何光学 量子光学 非线性光学 几何光学、波动光学 ------ 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Maxwell 方程的研究理论； 量子光学 ------- 基于量子论的理论； 本课程的主要内容 0-2 光学简史 周朝的金燧取火（公元前1000年） 古埃及金字塔出土的平面镜（公元前1000年）； 《墨经》中的光线传播，平面镜、凹面镜、 凸面镜的 成像（公元前400年）； Euclid 的《反射光学》（公元前400年）； 南宋沈括《梦溪笔谈》中，针孔成像、球面镜成像、 虹霓、月蚀现象的描述。 1.古代光学 公元前------16世纪 宏观光学现象的直观认识 古希腊人对视觉的认识 2. 经典光学 17世纪------19世纪 Galilei 望远镜（1610年），发现土星光环； Kepler望远镜用于天体观测（1611），Kepler三定律； Snell的折射定律（1621年）； Fermat原理: “自然界以时间最短作为行为准则”（1657); Newton的微粒学说、色散实验（1666年）; Romer根据木星的月蚀测出光速有限（≈214000km/s） （1676）； Huggens的波动学说（1678）； Young的干涉实验（1801）； Fresnel的波动理论（1814）、反射折射定律（1832）； Fizeau用旋转齿轮测光速（≈315300km/s）（1849）； Foucault测出水中光速比空气中光速小（1850）， 与微粒学说矛盾，与波动说吻合； Maxwell的电磁波理论(1873)、光速 Michelson Morley 的干涉实验（1887）； 19世纪末确立了光的波动理论的统治地位。 3.近现代光学 1900----- 量子论（1900）； Einstein 发现光电效应（1905）； de Broglie 的物质波理论（1924）； Born 的波粒二像性理论（1925）； 激光器的诞生（1960）； Quantum Optics（量子光学）； Nonlinear Optics（非线性光学）； Integrated Optics（集成光学）； Optical Communication（光通信）； Holography（全息学）； Photonics（光子学）； …. 现代光学的分支和技术 萌芽时期（约公元前400年—公元16世纪） 成就 发现和总结了一些实验现象，如平面镜成像、透镜成像、凹凸面镜成像、针孔成像的现象和规律。造出了透镜、凹凸面镜、眼镜、暗箱等光学元件。 几何光学时期（公元16世纪—公元19世纪） 成就 建立了光的反射和折射定律，奠定了几何光学的基础；发现了干涉、衍射、偏振等光的波动现象，以惠更斯为代表的波动说初步提出。造出望远镜（H.Lippershey ，1587—1619年）、显微镜（Z.Janssen ，1580—1656年），极大地推动了天文、航海、生物学的发展。 为几何光学向波动光学过渡时期，是人们对光的认识逐步深化的时期。 波动光学时期（公元19世纪） 成就 惠更斯—菲涅耳原理成功地解释了光的直线传播、干涉、衍射和偏振现象，奠定了波动光学的基础；法拉第（M.Faraday，1791—1897