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浅谈光学概论 【简介】光学已成为为现代科研的重要内容，传统的光学只研究可见光，现代光 学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电 动力学中的麦克斯韦方程组描述；同时，光具有波粒二象性，需要用量子力学表 达。光学将成为今后光学工程学科的重要发展方向。 【英文译文】Optical has become the important contents for the modern scientific research, the traditional optical only research visible light, and modern optical already expanded to whole wavelength electromagnetic wave of research. Light is an electromagnetic wave, in physics, electromagnetic wave by electrodynamics of maxwells equations describing, At the same time, the light has wave-particle duality, need to use the quantum mechanics expression. Optical will become future optical engineering discipline of important development direction. 【关键词】光学、现代科技、应用、研究、历史、前景 【正文】 一、光学简介 在早期，主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力，建立了以望远 镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术 和工业至今仍然发挥着重要作用。本世纪中叶，产生了全息术和以傅里叶光学为 基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世，实 现了高亮度和高时一空相干度的光源，使光子不仅成为了信息的相干载体而且成 为了能量的有效载体，随着激光技，本和光电子技术的崛起，光学工程已发展为 光学为主的，并与信息科学、能源科学、材料科学。生命科学、空间科学、精密 机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包 含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息 处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材 料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电 子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工 程产生了质上的跃变，而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学 产业和光电子产业。 近些年来，在一些重要的领域，信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从 而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和 传感等的光电信息产业上。这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术 特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化，从而仍然能够发挥重要作用 的同时，对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信 息科学中作用的研究，将成为今后光学工程学科的重要发展方向。 二、光学的发现 1 光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，欧几里得的 《反射光学》研究 了光的反射；阿拉伯学者阿勒·哈增写过一部《光学全书》，讨论了许多光学的 现象。 光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两 个定律奠定了几何光学的基础。17 世纪，望远镜和显微镜的应用大大促进了几 何光学的发展。 光的本性 （物理光学）也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒 组成，认为这些微粒按力学规律沿直线飞行，因此光具有直线传播的性质。19 世纪以前，微粒说比较盛行。但是，随着光学研究的深入，人们发现了许多不能 用直进性解释的现象，例如干涉、衍射等，用光的波动性就很容易解释。於是光 学的波动说又占了上风。两种学说的争论构成了光学发展史上的一根红线。 狭义来说，光学是关于光和视见的科学，光学这个词，早期只用于跟眼睛和 视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义