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光学基础知识分享 光学是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。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。 光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，欧几里得 (euclid，公元前约330～260)的反射光学(catopt rica)研究了光的反射；阿拉伯学者阿勒·哈增(ai-hazen，965～1038)写过一部光学全书，讨论了许多光 学的现象。 本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容 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，望辽镜和显微镜的应用大大促进了几何光学的发展。 光的本性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，例如乾涉、绕射等，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， optics(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，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到 x 射线的宽广波段范围内的， 关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部 分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。 光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到 2000 多年前。 人类对光的研究，最初主要是试图回答“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。 自《墨经)开始，公元11 世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590 年到17 世纪初，詹森和李普希同 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。 牛顿在发现这些重要现象的同时，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的波阵面 (波前) 。在整个 18 世纪中，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。 19 世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝乾涉现象。菲涅耳于181 8 年以杨氏乾涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯 -菲涅耳原理，用它可圆满 地解释光的乾涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。 在进一步的研究中，观察到了光的偏振和偏振光的乾涉。为了解释这些现象，菲涅耳假定光是一种在连续 媒质(以太)中传播的横波。为说明光在各不同媒质中的不同速度，又必须假定以太的特性在不同的物质中 是不同的；在各向异性媒质中还需要有更复杂的假设。此外，还必须给以太以更特殊的性质才能解释光不 是纵波。如此性质的以太是难以想象的。 1846 年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856 年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强 度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁学、电学现象间有一定的内在关系。 1860 年前后，麦克斯韦的指出，电场和磁场的改变，不能局限于空间的某一部分，而是以等于电流的电磁 单位与静电单位的比值的速度传播着，光就是这样一种电磁现象。这个结论在 1888 年为赫兹的实验