应用光学序章详解.ppt

绪 论 * * （一）光学发展史 （二）应用光学在实际课题中的应用 （三）本课程包含的内容 墨子对光学很有研究，对于光的直线传播、光的反射和若干物影成像，进行了精彩的描述。 有一次，墨子进行光学实验，他在堂屋朝阳的地方，让一个人对着小孔站在屋外，在阳光的照射下，屋内相对的墙上出现倒立人像。墨子通过小孔成像的光学实验，阐述了光的直线传播原理，成为后代摄影技术的先声。 光学历史引言： 法国 笛卡儿 1638年，提出一种无所不在的“以太”假说，拒绝接受超距作用的解释，坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播，把热和光看成是以太中瞬时传播的压力。《屈光学》中提出光的粒子假说，并用以推出光的折射定律。 英国 牛顿 1704年，《光学》一书出版。随着天文学、力学和光学的出现，物理学在十八世纪开始成为科学. 牛顿则持光的微粒说，他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射，甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。 粒子光学： 波动光学 胡克 是光的波动说支持者。1665年，胡克提出了光的波动说，他认为光的传播与水波的传播相似。1672年胡克进一步提出光波是横波的概念。 惠更斯 在1690年出版的《光论》一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基础上，他推倒出了光的反射和折射定律，圆满的解释了光速在光密介质中减小的原因，同时还解释了光进入冰洲石所产生的双折射现象，认为这是由于冰洲石分子微粒为椭圆形所致。后来，菲涅耳对惠更斯的光学理论作了发展和补充，创立了“惠更斯--菲涅耳原理”，才较好地解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论。 杨氏（T.Young 1773-1829 杨氏干涉实验为波动光学的复兴作出了开创性的工作。用干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色，并第一个近似地测定了七种颜色的光的波长，从而完全确认了光的周期性，为光的波动理论找到了又一个强有力的证据。 菲涅耳 1788～1827 菲涅耳以惠更斯原理和干涉原理为基础，用新的定量形式建立了以他们的姓氏命名的惠更斯－菲涅耳原理。解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论 。 对于光波的进一步认识—电磁波： 法拉第 由于对电磁学作出的贡献而成为19世纪最伟大的物理学家之一 。 麦克斯韦 是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。 法拉第 1817-1867 麦克斯韦 1831-1879 赫兹 用实验证实了电磁波的存在，赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样，电磁波传播的速度等于光速。1889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一种电磁现象。 赫兹 1857-1894 1815年，夫琅和费 J.V.Fraunhofer,1787—1826 开始用分光镜研究太阳光谱中的暗线。 光谱学 近代和现代光学： 本生 R. W. Bunsen 1811－1899 基尔霍夫 （G. R. Kirchhoff,1824～1887） 薛定谔　 Erwin Schr?dinger1887-1961 海森伯　 Werner Karl Heisenberg1901-1976 尼尔斯·玻尔　 Niels Bohr1885-1962 普朗克　 Max Karl Ernst Ludwig Planck1858-1947 爱因斯坦 1879-1955 量子光学 1958年，贝尔实验室的Arthur?Schawlow和哥伦比亚大学的Charles?Townes发表了“红外线和光激射器”——这篇论文为后来激光技术和应用领域的发展开辟了道路，1960年，休斯顿航空公司的Theodore?Malman?用人造红宝石制造了一个激光器。 非线性光学 光学是一门历史悠久的科学，但在20世纪得到了突飞猛进的发展。 光学仪器：视觉的延伸，是认识世界的工具。 光学属于信息科学，是信息社会的信息源和载体。 20世纪60年代初激光的发展赋予光学以新的强大的生命力，从而引起各种光学应用技术革命性的进展，并极大地促进基础学科的发展，成为光学发展的里程碑。 6 5 4 3 1 2 7 f′ f0′ 1 激光器 2 准直扩束系统 3 玻罗板 4 被测透镜组 5 标准透镜 6 线阵CCD 7 计算机 *