光学历史与业的发展脉 上传版.doc

光学历史与产业的发展脉络 第一节 人类光科学与技术发展历程 光学是一门与人类发展休息相关的学科与技术，因为光源是人类生活最基本的条件之一。史前民初，人类在钻石取火的过程中就学会并总结了大量的光学知识，圭表是人类最早的光学仪器，由圭和表两部分组成。我国西周丞相周公旦（公元前约1105）在河南登封县设置了世界上最早的计时器圭表。人们可以从太阳照射圭的影子对表表上的刻度来计时了。 图1-1 圭表 人类最早的光学仪器 关于光学现象与器件的记录应该是中国的“墨经”，而在早期的古埃及文化的太阳崇拜主意，在古埃及的金字塔的建设中已经十分重视光学现象的应用，特别是在早期的建筑照明之中等到了充分的发展。使传说中的太阳神能够将帝王的灵魂带到天堂。 中国的铜制镜子业是从殷商时期（公元前17世纪-公元前11世纪）开始的。甘肃广河出土的齐家文化中大批的铜镜，证明了我们的祖先早在殷商之前就已经有了铜镜的知识与制备技术。根据《周礼。春官》和《考工记》的记载，西周（公元前11世纪-公元前770）时期已有阳燧（凹面金属镜），用于点火；有专门的掌管阳燧的官，叫“司恒氏”。 我国古代取火的工具称为“燧”，有金燧、木燧之分。金燧取火于日，木燧取火于木。根据我国古籍的记载，古代常用“夫燧”、“阳燧”（实际上是一种凹面镜，因用金属制成成，所以统称为“金燧”）来取火。古代人们在行军或打猎时，总是随身带有取火器，《礼记》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的记载，表明晴天时用金燧取火，阴天时用木燧取火。阳燧取火是人类利用光学仪器会聚太阳能的一个先驱。人类对光的研究，试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦的代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。Aristophanes在他的剧本中描述了太阳光线的反射，由于这是剧本形式的描述，故随着戏剧而得到流传。这是西方最早的传说式的关于光学现象的最早记载。 德谟克利特Democritus (约公元前460-370, 古希腊哲学家)是最早论述到颜色的前辈，作为早期的哲学家，他在论述物质世界时提出原子论提出了颜色的概念是由于原子组分的不一致。 公元前（380-320）亚里斯多德Aristotle (古希腊大哲学家,科学家)提出光线的概念，认为视觉是因为眼镜发出的光线接触到你看的物体。 公元前（290 – 212）阿基米德Archimedes论述了反射与折射现象。卢修斯Lucius Annaeus Seneca（公元前4 – 公元65）论述了在透明容器中的液体的放大现象。 Nero 尼禄(古罗马暴君,37-68)他是第一个记载的用了晶体作为单透镜观看远处竞技场上的搏斗的战士。 Ptolemy 托勒密(公元2世纪的古希腊天文学家、地理学家、数学家,地心说的创立者，他的著作中提到了折射时入射角与折射角的比例是常数，同时他还是认为看到物体是因为眼睛发出的光线碰到了物体。 公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木Alhazan (Abu Ali Hasan Ibn al-Haitham) (965 - 100)发明透镜；1116年北宋药学家寇宗奭所著『本草衍义』提到：菩萨石映日射之，有五色光。这是日光经过棱形的石英晶体，所折射散出的各种色光。这就是摄影学理上的色散现象。他发现色散的现象，却足足比英国牛顿的发现早550年。 公元1590年到17世纪初，詹森Zacharius Jensen）和李普希同时独立地发明显微镜；一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳Willebrord Snell)和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。1665年，牛顿Isaac Newton）进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光分布——光谱。它使人们第一次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在空间上的分离是由光的本性决定的。牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透镜放在光学平玻璃板上，当用白光照射时，则见透镜与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环状条纹；当用某一单色光照射时，则出现一组明暗相间的同心环条纹，后人把这种现象称牛顿环。借助这种现象可以用第一暗环的空气隙的厚度来定量地表征相应的单色光。牛顿根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。惠更斯Christiaan Huygens)是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络面为传播波