写在AJ菲涅耳诞生220周年之际 - 18luck新利.DOC

“物理光学的缔造者” ——写在A.J.菲涅耳诞生220周年之际 上海市徐汇业余大学 曾铁 选自《物理教师》2009年第3期 1．简历 法国物理学家、数学家和工程师A.J.菲涅耳（1788.5.10～1827.7.14）出生于诺曼底省的布罗格利，父亲是有名的建筑师，母亲是梅里美家族的成员。菲涅耳中学时代非常用功，学习成绩很好，数学更为突出。他的数学才能为其研究、处理光学问题并作出贡献奠定了基础。 菲涅耳体质不太好，1804年，他考入巴黎综合工科学校（著名的研究型大学），1806年毕业。紧接着，菲涅耳又到巴黎桥梁和公路学校（著名的大学）学习，1809年毕业，并取得土木工程师文凭，并在政府供职。他倾力于土木建筑工程，在法国各地从事公路与桥梁等的修建工作。 菲涅耳是保王党员，1814年他参加了反对拿破仑的军队和军事行动，失败后由厄耳巴岛逃回法国。为此，1815年3月他失去了土木工程师的职务。滑铁卢之战后，拿破仑再次退位，1815年年末菲涅耳的工程师之职得以恢复，并继续在法国各地从事公路建设等工作。 返回法国后，他将注意力转移到光学的业余研究上。1814年下半年，他在与科学界隔绝的情况下，开始了对光的干涉、衍射的实验和理论研究。 1815年，他赴巴黎拜访著名的法国天文学家、物理学家D.F.阿拉果（1786～1853）等人。经阿拉果等人出面帮助请假，菲涅耳的上司给了他一段假期。这样，菲涅耳在阿拉果实验室研究了几个月，并先后在法国科学院院刊上发表了两篇关于光衍射的论文。 1818年，经其老师、法国著名数学家、物理学家和天文学家P.S.D.拉普拉斯（1749～1827）和阿拉果的引荐帮助，菲涅耳迁居巴黎。在法国灯塔照明改组委员会工作，任灯塔工程师。 由于他在光学的研究中做出了重要贡献，1823年当选为法国科学院院士；1825年，他又被选为英国皇家学会的会员。 他终身从事工程方面的工作，科学研究是业余时间进行的。科研花费了他有限的收入，还损害了他的健康。进入法国科学院工作后，菲涅耳用于科研的债务才得以还清。1824年，因大出血他基本停止了科研活动。 1827年，英国皇家学会授予菲涅耳“伦福德奖章”（英国最著名、最高的科学奖励）。获得此奖后仅几个月，菲涅耳因患肺结核病（此病是19世纪欧洲的不治之症）医治无效，于法国的阿夫赖城逝世。 菲涅耳的主要科学贡献是对光本性之研究，设计并做了一些关于光的干涉、衍射和偏振等精彩实验和判定性实验。他坚信惠更斯原理，并通过实验和数学复活、发展了光的波动说。19世纪初，英国物理学家T.杨（1773～1829）和菲涅耳的工作使光的波动说得以复兴和完善。 1930年开始，为了纪念菲涅耳，光的频率单位曾用其姓氏命名，即“菲涅耳”；一个菲涅耳等于1012赫兹；但是这个单位没有广泛使用过。 欧洲物理学会设立的“菲涅耳奖”，也是以A.J.菲涅耳的姓氏命名的：该奖每两年颁发一次，主要授予在量子电子学和量子光学领域做出贡献的青年科学家。 光的波动说的许多科学概念的建立都归功于菲涅耳，物理学中有许多用“菲涅耳”命名的实验、光学元件和名词术语，如：菲涅耳衍射（即近场衍射）、菲涅耳波动方程、菲涅耳透镜（阶梯透镜）、菲涅耳波带片（有如透镜聚焦的作用）、菲涅耳全息图、菲涅耳双棱镜、菲涅耳双面镜干涉、菲涅耳半波带、菲涅耳衍射公式、菲涅耳点光源、菲涅耳系数、菲涅耳透射比、菲涅耳反射比、菲涅耳偏振方程、菲涅耳椭球（光线椭球）、菲涅耳卵形面（体）、菲涅耳平行六面体（长棱形）、菲涅耳会聚透镜和发散透镜、第一菲涅耳区、菲涅耳屏、菲涅耳反射（瑞利散射的特例）、菲涅耳积分、菲涅耳区、菲涅耳条纹、菲涅耳投光灯、菲涅耳菱形镜、菲涅耳反射公式、菲涅耳双折射理论和菲涅耳——阿拉果定律（三个定律）等。 诺贝尔物理学奖得主、德国物理学家M.V.劳厄曾这样总结：“1815年天才的菲涅耳开始了他的十分短促的发明家的生涯。他对物理学的贡献除了许多关于衍射和干涉的新观察以外，还建立了带作图法形式的衍射理论（1818），并在此理论中坚定地使用了惠更斯的干涉概念中的包迹原理。他和阿拉果在1819年提供了相互垂直的偏振光不相干涉的证明，这是光的横向振动理论最终的证实。菲涅耳的今天仍具有权威性的晶体光学解释了阿拉果的实验等等。” A.J.菲涅耳在光学发展中的贡献是不可估量的，他的晚年，其科研及其成果获得了科学界普遍的认可。因此，菲涅耳被人们誉为“19世纪伟大的光学家”、“波动光学的奠基者”和“物理光学的缔造者”（1866年维德用这样的标题写了一篇关于菲涅耳光学研究的综述性文章）、“物理光学之父”等。 2．科研及主要成就简介 菲涅耳为波动光学理论的建立起了重要作用，他一生从事光的本性之实验与理论研究，致力于光的干涉、衍射和偏振现象的探究，并以数学为基础，发展了光的波动理论，并建立了新的光