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波动性和粒子性之争
光学早期发展简史
光的本性
学科教学(物理)
陈伊凡
2014.4.22
光学早期发展简史
公元前5世纪,中国春秋战国时期哲学家墨子:
最早发现和研究“小孔成像”
精辟地分析了光的直线传播特性。
《墨经》的八条光学资料
世界光学史上最早的光学记录
墨家完备的光学体系
“景,光之人,照若射;下者之人
也高,高者之人也下。足蔽下光
故成景于上,首蔽上光,故成景于
下
光学早期发展简史
公元前4世纪,古希腊数学家欧几里德在他的《光学》
著作里总结了到他那时为止已有的关于光现象的知识和猜
测
光的直线传播定律和光的反射定律
在眼睛和被观察物体之间行进的光线是直线;
当光从一个平面反射时,入射角和反射
欧几里得
(公元前330年一前275年)
光学早期发展简史
公元2世纪,古希腊天文学家、地理学家和光学家托勒密最
早做了光的折射实验,在他的重要著作《光学》中
ˇ提出和说明了各种基本原理,依靠经验发现了折射规律
绘出了光线以各种入射角从光疏媒介进入水的折射表
ˇ但没有得出精确的折射定律。
人眼
托勒密
(公元90~168)
光学早期发展简史
公元13世纪,英国唯物主义思想家、伟大的科学家
罗吉尔培根对光学的贡献
研究了凸透镜的放大效果以及光的反射和
折射规律
证实了虹是太阳光照射空气中的水珠而形
成的自然现象
培根
(1214~1292)
光学早期发展简史
公元15-16世纪,意大利科学家达芬奇在光学方面的贡献
描述了光是如何通过不同表面反射的
眼睛是如何感觉反射并判断距离的,
人类的眼睛是如何接受透视的,
光投射在物体上是如何产生阴影的。
公元17世纪,德国天文学家数学家开普勒对光折射现象的研究
对于两种给定的媒质,小于30度的入射角同相应的折
角成近似固定的比,对于玻璃或水晶,这个比约为32
这个比对于大的入射角不成立
开普勒试图通过实验发现精确的折射定律,却没
其中有规律性的联系。
其研究为后来斯涅耳得出折射定律起到启示作
光学早期发展简史
1621年,荷兰数学家斯涅耳在实验中注意到了水
中的物体看起来象漂浮的现象,由此引出了他对折射现
象的研究,并发现了光的折射定律—“斯涅耳定律”,
但当时未做任何理论推导,虽然正确却未正式公布
斯涅耳
(1591~1626)
光学早期发展简史
1637年,法国数学家、物理学家、哲学家笛卡儿在他
的《屈光学》书中提出了著名的折射定律。他从一些假设
出发,并从理论上进行了推导,即光的入射角与折射角的
正弦之比为常数,由此而奠定了几何光学的基础。
1679年,费嘱
得到了光在介质中传
播所走路径的光程极
值的原理,即著
费马定理
笛卡尔
(1596-1650
“光”是什么物质?
自公元前5世纪到公元十七世纪,经过了两千多年
的漫长时期,人们对光的几何性质有了比较清楚的认
只,获得了光的直线传播、反射定律和折射定律等基
木定律。
进一步,人们开始思考“光是什么”的问题。
关于“光的本性”的探索
微粒说和波动说的斗争与发展
光的本性一波动说的产生
最早的光波动说:
1655年,格里马第在实验中让一束光
穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上,他发
现在投影的边缘有一种明暗条纹的图像,格
里马第马上联想起了水波的衍射,于是提出
格里马第
“光可能是一种类似水波的波动”
(1618-166
格里马第认为,物体颜色的不同,是
因为照射在物体上的光波频率的不同引起
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