光学第一章25425.ppt

光 学 学习安排 绪 论 1.光学发展的历程 1.古代-十七世纪中叶 2.十七世纪-十八世纪 3. 十九世纪 4. 二十世纪初 5. 二十世纪中叶 2.研究的主要内容 经典光学：几何光学 波动光学 量子光学2. 研究方法 参考书 第一章 几何光学的基础 几何光学： §1-1 几何光学的基本实验定律 直线传播定律 §1-2 费马原理 （1657年） 研究光在介质中沿怎样的路径传播 一. 光程 1. 定义 2. 物理意义 二 费马原理 三. 费马原理的应用 1．??? 十九世纪 波动光学体系开始逐渐形成： 1）首先杨氏在1801年成功地显示了干涉现象。并且利用杨氏双缝干涉实验成功测定了光的波长。 2）1815年，菲涅尔用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，得到了著名的惠更斯 –菲涅尔原理，成功解释了光遇到障碍物绕射的衍射现象。 3）1808年，马吕斯偶然发现了光在两种介质界面发生反射时的偏振现象，后菲涅尔经过实验证实了光的横波性。 4）1845年，法拉第发现了光的振动面在强磁场中发生旋转，揭示了光现象与电磁现象的内在联系。 5）1865年，麦克斯韦在电磁理论研究中指出电磁波是横波，其波速以光速传播，从而确信光是电磁波的一种。 6）1892年，赫兹实验证实了麦克斯韦电磁理论（无线电波具有光的特性，具有反射，折射，干涉，衍射现象） 光的电磁理论在光的本性认识上使得人们向前迈进了一大步，在物理学的发展中起了决定性的作用。 1．??? 二十世纪中叶起 光学发展进入到现代光学时期 1948年 全息术的提出 1955年 光学传递函数概念的建立 1960年 激光器的诞生这些使得光学以空前的规模和速度发展。它与许多科学技术相结合，派生出了许多崭新的分支科学：傅立叶光学，激光光谱学，非线性光学，全息照相术，激光等离子学等等。 1 探索光与物质之间的相互作用。 1）1900年，为了解决黑体辐射问题，普朗克提出了辐射量子假设。他认为各种频率的光都是以一定的能量子的形式从振子发射，能量子是不连续的。 2）1905年，爱因斯坦发展了普朗克的能量子假说，将量子论贯穿到整个辐射与吸收过程中，提出了著名的光量子理论，很好地解释了光电子效应 。（光量子理论中的光子不是牛顿微粒学说中的微粒流，光子是与频率相联系的，具有波粒二重性。） 3）1924年，德布罗衣创立了物质波学说,认为每一个物质的粒子都是与一定的波相联系的。这一假设在1927年被戴维孙-革末的电子束衍射实验所证实。 4）1925年，玻恩所提出的波粒二象性的几率解释建立了波动性与粒子性的联系—指出光和一切微粒都具有波粒二象性。 光是一种物质形态，具有波粒二象性，波动性和粒子性是同一客观物质-光在不同场合的二种属性。光既是具有波动性地电磁波，又是具有微粒性的粒子流。 1．??? 二十世纪中叶起 光学发展进入到现代光学时期 1948年 全息术的提出 1955年 光学传递函数概念的建立 1960年 激光器的诞生这些使得光学以空前的规模和速度发展。它与许多科学技术相结合，派生出了许多崭新的分支科学：傅立叶光学，激光光谱学，非线性光学，全息照相术，激光等离子学等等。 * 每周交作业一次 期末总评成绩计算： 期末考试70分 作业10分 学习报告10分 考勤10分 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 春秋战国时期墨翟等所著的??墨经??可 称得上是世界上对光学知识的最早记录 在萌芽期除了对光的直线传播，反射和 折射等现象的观察和实验外在生产和生 活的需要推动下在光学的应用方面也逐 有成效 十七世纪初人们发明了最早的望远镜和 显微镜 十五世纪末至十六世纪一系列光学元件如凹面镜，凸面镜，眼镜，幻灯机等开 始相继出现 1611年开普勒发表了他的著作??折光学?? 1657年，费马原理将几何光学的基本实 验定律上升到更高的理论层次 同期，人们开始对光学的基本知识进行了 系统的归纳和总结: 开始对光的本性进行探索 以牛顿为代表的微粒学说 十七世纪下半叶，出现了两种学说 以惠更斯为代表的波动学说 波动光学体系开始逐渐形成 1801年杨氏成功地显示了干涉现象 1815年，菲涅尔用杨氏干涉原理补充了 惠更斯原理，成功解释了光的衍射现象。 1808年，马吕斯发现了的偏振现象。 证实了光波是横波。 1845年法拉第揭示了光现象与电磁现象 有内在关联 1865年麦克斯韦在电磁理论研究中指出 光波是电磁波的一种 1892年赫兹实验证实了麦氏理论 开始探索光与物质的相互作用 1900年，为解决黑体辐射问题，普朗克 提出了辐射能量子假设 1905年，爱因斯坦发展了普朗克的能量 子假说，提出