光学简史-第一章-光学理论2013.pdf

第一章 光学理论简史 主要内容 一、光学理论的萌芽 中国光学理论的萌芽 西方光学理论的萌芽 二、几何光学时期 三、波动光学时期 四、量子光学时期 五、现代光学 一、光学理论的萌芽 时间范围：远古15世纪末16世纪初 非洲肯尼亚土根人(600万年前) 云南元谋人(170万年前) 五帝(约前26世纪-前2029年) 黄帝、颛顼、帝喾、尧、舜 夏(公元前2070年) 上古 秦(公元前221年) 西方分界线(公元476年) 中古 明朝(1368年-1644年) 鸦片战争(1840) 一、光学理论的萌芽 萌芽时期的中国光学理论成果 前5世纪，《周礼》中记载用金属凹面镜取火。 墨翟(公元前468-376 ，战国(前475-221))及其弟子所 著《墨经》中记载，光的直线传播原理、影的形成、 小孔成像、镜面反射现象。 刘安(前179-122，西汉(前202-后8))著《淮南子》， 记载用冰作透镜，用反射镜作潜望镜。 沈括(1031 －1095，北宋(960-1127)) 《梦溪笔谈》记 载了凸透镜、凹透镜的成象规律、焦距的测定原理、 虹的成因。 1385年，中国在南京建立观象台，是世界上最早的 设备完善的天文台。 一、光学理论的萌芽 萌芽时期的西方光学理论成果 希腊数学家欧几里德(Euclid ，公元前330 －227)发表 《几何原本》( 《Elements》)13卷。另著成的《光学》 和《反射光学》中指出了反射定律、平面镜和凹面 镜成像。 克莱门德(Clemomedes)和托勒密(C.Ptolemy ，约公元 90-168)研究了光的折射，最先测定了光通过两种介 质时的入射角和折射角。 一、光学理论的萌芽 萌芽时期的西方光学理论成果 从阿拉伯的巴斯拉来到埃及的学者阿尔哈曾(Alhazen ， 965—1038)反对欧几里德和托勒密关于眼镜发出光线 才能看到物体的学说，认为光线来自所观察的物体， 并且光是以球面形式从光源发出的；反射和入射线 共面且入射面垂直与界面。 他研究了球面镜与抛物面镜，并详细描述了人眼的 构造。 他首先发明了凸透镜，并对凸透镜进行了实验研究， 所得的结果接近于近代关于凸透镜的理论。 一、光学理论的萌芽 萌芽时期的西方光学理论成果 培根（R.Bacon,1214--1294 ）提出透镜校正视力和采 用透镜组构成望远镜的可能性，并描述了透镜焦点 的位置。 阿玛蒂（Armati ）发明了眼镜。 波特（G.B.D.Porta ，1535--1615）研究了成像暗箱， 并在1589年的论文《自然的魔法》中讨论了复合面 镜以及凸透镜和凸透镜组的组合。 综上所述，到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、 眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。 一、光学理论的萌芽 墨经中对问题的记述方式 经下18 【经】景不徙，说在改为。 【说】[景]光至， 景亡。若在，尽古息。 墨经中对问题的记述方式 《墨经》包括《经上》、《经下》、《经说上》、 《经 说下》、《大取》、《小取》 …