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光学发展历史论文

《圣经》里说：要有光！于是有了光。大地有了一片光明，

人间充满无限欢腾。可是人们有一个极其困惑的问题——光

是什么？千百年来，无数学者哲人深深陷入这个问题苦苦思

索，这个问题的答案几乎囊括了人类史上最聪明的智慧。特

别是十七世纪后半叶至本世纪初，科学家们争论了长达三百

多年的时间，这场富有戏剧性学术大辩论，参预的人数之多，

时间之久，辩争之激烈，非但在光学发展史上是绝无仅有的，

即使在整个自然科学发展史上也是极其罕见的。

光学作为物理学的最早分支，与古老的力学一样，我国古人

对光学的认识和研究都走在了世界的前列。我国的光学的起

源可以追溯到二、三千年前。战国时代哲学家墨翟所著《墨

经》中，有关于小孔成像现象、平面镜、凸透镜、凹透镜等

等的叙述。战国时代哲学家淮南子发明了用以取火的器皿

“阳燧”。宋时期沈括(1031——1095)的名著《梦溪笔谈》

中记载了关于凸透镜的成像，以及关于日蚀、月蚀的起因和

预报。

比墨经大约迟一百多年，在希腊数学家欧几里德(Euclid，

公元前330~275年)所著的《光学》一书中，研究了平面镜成

象问题，指出反射角等于入射角的反射定律，同时提出了将

光当做类似触须的投射学说。其他希腊哲学家如毕达哥拉

斯、德漠克利持、思培多克勒、柏拉图、亚里士多德等也发

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表了有关光学方面的的理论。

罗马帝国的灭亡(公元475年)大体上标志着黑暗时代的开

始，在此之后，欧洲在很长一段时间里科学发展缓慢，光学

亦是如此。许多人都认为罗杰尔培根是第一个近代意义上

的科学家。他似乎已经有了用透镜来改正视觉的想法，并且

甚至暗示过把透镜组合起来构成一具望远镜的可能性。培根

对光线穿过透镜的方式也有一些了解。

十七世纪可以称为光学发展史上的转折点。

荷兰的李普塞在1608年发明了第一架望远镜．开普勒于

1611年发表了他的著作《折光学》，提出照度定律，还设计

了几种新型的望远镜，他还发现当光以小角度入射到界面

时，入射角和折射角近似地成正比关系。折射定律的精确公

式则是斯涅耳和笛卡儿提出的。1621年斯涅耳在他的一篇文

章中指出，入射角的余割和折射角的余割之比是常数，而笛

卡儿约在1630年在《折光学》中给出了用正弦函数表述的折

射定律。接着费马在1657年首先指出光在介质中传播时所走

路程取极值的原理，并根据这个原理推出光的反射定律和折

射定律。综上所述，到十七世纪中叶，基本上已经奠定了几

何光学的基础。

关于光的本性的概念，是以光的直线传播观念为基础

的，但从十七世纪开始，就发现有与光的直线传播不彻底符

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合的事实。意大利人格里马第首先观察到光的衍射现象，接

着，胡克也观察到衍射现象，并且和波意耳独立地研究了薄

膜所产生的彩色干涉条纹，这些都是光的波动理论的萌芽。

十七世纪下半叶，牛顿和惠更斯等把光的研究引向进一

步岁展的道路。1672年牛顿完成为了著名的三棱镜色散试验，

并发现了牛顿圈(但最早发现牛顿圈的却是胡克)。在发现

这些现象的同时，牛顿于公元1704年出版的《光学，提出了

光是微粒流的理论，他认为这些微粒从光源飞出来。在真空

或者均匀物质内由于惯性而作匀速直线运动，并以此观点解

释