绪论-Introduction---河南大学精品课程网.pptVIP

绪论Introduction 主讲人：尹国盛 教授 河南大学物理与信息光电子学院 主要内容 一、什么是光学 二、光学的研究对象 三、光学的发展简史 四、光学的特点 五、怎样才能学好光学 一、什么是光学 光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到客观世界中的景象，是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。 光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科。 二、光学的研究对象 经典光学： 1、几何光学 光的传播、反射、折射、成像等。 2、物理光学 ①波动光学：光的干涉、衍射、偏振等。 ②量子光学：光的吸收、散射、色散、光 的本性等。 二、光学的研究对象 现代光学 ①激光光学：激光物理、激光技术、激光 应用等。 ②全息光学：光学全息与信息处理等。 ③晶体光学：光波在晶体中的传播及晶体 的电光效应等。 ④集成光学：集成光路理论及制造等。 二、光学的研究对象 现代光学 ⑤傅立叶光学：光学傅立叶分析、傅立叶 变换等。 ⑥激光光谱学：物质微观结构及分子运动规 律的分析等。 ⑦非线性光学：光学介质及强光的相互作用。 瞬态光学、光纤通信、光信息存储、受激 拉曼散射、受激布里渊散射、飞秒激光…… 三、光学的发展简史 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 三、光学的发展简史 萌芽时期：远古~15世纪末、16世纪初 光学的起源可追溯到古代，我国春秋战国时期，墨翟（前468~前376）及其弟子所著的《墨经》中，就记载着光的直线传播（影的形成和针孔成像等）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象，并提出了一系列经验规律，把物和像的位置及其大小与所用镜面的曲率联系起来。无论就时间还是就科学性来讲，《墨经》称得上是有关光学知识的最早记录。比希腊数学家欧几里德所著的《光学》早100多年。 三、光学的发展简史 萌芽时期： 从墨翟开始的两千多年的漫长岁月构成了光学发展的萌芽时期，在此期间光学发展比较缓慢。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的相继出现，预示着新的时期即将到来。 三、光学的发展简史 几何光学时期：16世纪初~19世纪初 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。到17世纪中叶，基本上已经奠定了几何光学的基础。 三、光学的发展简史 几何光学时期： 17世纪下半叶，牛顿和惠更斯等人把光的研究引向进一步发展的道路。牛顿根据光的直线传播性质，提出了光是微粒流的理论。惠更斯反对光的微粒说，从声和光的某些现象的相似性出发，认为光是在“以太”中传播的波。这一时期中，在以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了。 三、光学的发展简史 波动光学时期：19世纪初~20世纪初 到了19世纪初，初步发展起来的波动光学的体系已经形成。1801年杨氏最先用干涉原理令人满意的解释了白光照射下薄膜颜色的由来并做了著名的“杨氏双缝干涉实验”，还第一次成功的测定了光的波长。1815年菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，形成了人们所熟知的惠更斯—菲涅耳原理。 三、光学的发展简史 波动光学时期： 1808年马吕斯偶然发现光在两种介质界面上反射时的偏振现象。随后菲涅耳和阿拉果对光的偏振现象和偏振光的干涉进行了研究。 1845年法拉第揭示了光学现象和电磁现象的内在联系。麦克斯韦在1865年的理论研究说明光是一种电磁现象。这个理论在1888年被赫兹的实验所证实。至此，确立了光的电磁理论。 三、光学的发展简史 波动光学时期： 光的电磁理论在整个物理学的发展中起着很重要的作用，它指出光和电磁现象的一致性，使人们在认识光的本性方面向前迈出了一大步。 光速的测定。 物理学大厦：力、热、电磁、光——两朵乌云：