第6章节光学的进展.ppt

* 第六章 光学的发展 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 6.1 西方古代和中世纪的光学成就简述 古代光学基本上停留在几何光学的研究和总结上。 公元前5世纪《墨经》、北宋时期沈括的《梦溪笔谈》都有 记载。如投影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等。 托勒密对折射现象的实验研究 古希腊时期的天文学家托勒密专门作过光的折射实验，写有《光学》5卷，记载:折射角与入射角成正比。今天我们知道这个结论是不正确的，它只有在入射角很小的情况下才近似成立． Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 留给我们的沉思：从托勒密的实验设计实验方法到实验数据的收集可以说是完全正确的。他的实验结果也是相当精确的，与现代值几乎没有多大的差别。但是托勒密可惜的是未能从正确的数据中发现正确的规律，从这里可看出对实验数据正确处理，加上正确理论的指导在发现规律中的重要性。托勒密是第一个用实验方法测定入射角和折射角的人，他曾求出具有单位半径的圆中弧与所对应的弦长数字，并巧妙地用数学方法编制了表（相当于现代的正弦三角函数表），他当时对折射角和入射角的测量是相当精确的，如果他当时把关于光折射的实验数据与他所编制的这份表作一比较的话，他就会不难发现入射角的正弦与折射角的正弦之比对给定的两种介质来说是一个常数，这样他就会发现折射定律，然而他却没有这样做，以致错过了一次发现的机会。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 中世纪时阿拉伯人阿勒哈增（965-1038）著《光学全书》，讨论了许多光的现象。 欧几里德在其《反射光学》中记载了光的反射。 6.2 折射定律的建立 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。 荷兰的李普塞在1608年发明了第一架望远镜 。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 开普勒对折射规律的修正 德国人开普勒在汇集前人光学知识的基础上，断定托勒密关于折射规律的结论是不正确的。于是他开始便想通过实验发现折射定律，但实验最后没有成功。他便转向从理论上加以探索，他得出的折射定律是：折射角由两部分组成，一部分正比于入射角，另一部分正比于入射角的正割；只有在入射角小于30°时，入射角 和折射角成正比的关系才成立，显然，开普勒关于折射定律的研究和修正比托勒密前进了一步。但还没能给出正确的折射定律。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 开普勒还于1611年发表了他的著作《屈光学》，提出照度定律，还设计了几种新型的望远镜。折射定律的精确公式则是斯涅耳和笛卡儿提出的。1621年斯涅耳在他的一篇文章中指出，入射角的余割和折射角的余割之比是常数，而笛卡儿约在1630年在《屈光学》中给出了用正弦函数表述的折射定律。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 斯涅耳发现折射定律 　 荷兰数学家斯涅耳（1591—1626）于1620年前后，通过实验确立了开普勒想发现而没有能够发现的折射定律。他注意研究了水中的物体看起来象飘浮的现象，做了如下实验：当在空气中的0点观察水中的F点时，犹如在C点一样，如P156图6-2(a)所示。斯涅耳发现，对于任意入射角存在以下关系如图6-2