《物理光学》第1章总论.pptx

1;2;3;参考书：

物理光学与应用光学，石顺祥等，西安电子科技大学出版社，2002

光学，王楚，汤俊雄，北京大学出版社，2001

光学，赵凯华，钟锡华，北京大学出版社，1984

PrinciplesofOptics(7thedition)，M.Born，E.Wolf，世界图书出版社，2001;课程要求:

;6;7;光学总论;其次，它又是一门朝阳学科。自1960年激光问世以来，光学渗透到了各个领域，并出现了交叉分支。

人们对光学的科学研究集中在光的本质、光的传播以及与物质的相互作用方面。对于光究竟是什么，直到17世纪才形成两种看法各异的观点――微粒说和波动说。

;微粒说的代表人物是笛卡尔（R.Descartes）和牛顿（I.Newton）。

其认为发光物体都发射光微粒，这些微粒可在真空或透明介质中以巨大速度沿直线运动。

微粒说可解释光的直线传播、光的反射现象，亦可勉强解释光的折射。但对实验中相继发现的大量光的干涉、衍射和偏振现象却无法解释。;波动说是有胡克（R.Hooke）和惠更斯（C.Huygens）提出的。

其认为光是一种波动，光的传播不是微粒的运动，而是运动能量按波的形式迁移的过程。

波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。

遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程，认为光是一种弹性波，因而必须臆想一种特殊的弹性介质（以太）充满空间，这种介质应密度极小和弹性模量极大。这些均无法实验验证。;加之当时出于牛顿在力学方面的巨大贡献，因此对波动说几乎无人相信。

直到19世纪初，由于杨氏（T.Young）、菲涅尔（A.J.Fresnel）等一批科学家的不懈努力，令人信服地用波动说解释了光的干涉、衍射和偏振现象，波动理论的地位才被确立。;在光学发展过程中，曾出现过令物理学家大为困惑的，极力寻找和证实的物质――以太(ether)。

既然光是一种波，那么，它赖以传播的介质是什么？

这个问题直到19世纪末随着洛伦兹（H.A.Lorentz）创立电子论及随后的场论，才使以太论最终抛弃。;至此，人们以为最终认识了光的本质。

然而本世纪初，在解释黑体辐射、光电效应及康普顿散射等现象时，波动说却无能为力。

1905年，爱因斯坦（A.Einstein）重新提出光的粒子性概念――光子，???而解决了以上的问题。;光有粒子性和波动性双重性质――波粒二相性，不同场合表现出的属性不同。

60年代，由于激光的发明，使得人们在光通讯、全息术、非线性光学、光信息处理等方面能大显身手。;第1章光的电磁理论基础;17;18;19;20;21;22;23;24;25;26;27;28;29;30;31;32;33;34;35;36;37;38;39;40;41;42;2、麦克斯韦方程组的积分形式;44;45;46;47;48;49;50;51;52;53;54;55;56;57;58;59;60;61;62;63;64;65;66;67;68;69;70;71;72;73;74;75;76;77;78;79;80;81;82;83;84;85;电场的能量密度

磁场的能量密度为

两者之间的关系

总电磁波能量密度?为：

波印廷矢量S表示电磁波所传递的能流密度;本课内容回顾;第四节光的吸收、色散和散射;光的吸收——光能的损耗;

定义：光通过介质后出现的出射光强小于入射光强的现象。

解释：用经典电磁理论中的振子模型解释：光能振动能

热能。

(一)物质对光吸收的一般规律

朗伯定律：

设光通过厚度为dx的介质层时，

光强由I减少为（I－dI），则有：

成立，

积分可得通过厚度为L的介质后的光强I，

这就是布格尔定律或朗伯定律。;布格尔定律或朗伯定律，它是布格尔(P.Bouguer,1698–1758)在1729年发现的，朗伯(J.H.Lambert,1728–1777)在1760年重新作了表述。;选择吸收是光和物质相互作用的普遍规律，由于选择吸收，任何光学材料在紫外和红外端都有一定的透光极限，这一点对于制作分光仪器中的棱镜，透镜材料选取显得非常重要。;光的吸收;光吸收举例;玻璃之所以透明，是因为能被312nm-1050nm电磁波透过，312nm

1050nm的电磁就是我们人眼可见的光；铁板之所以是不透明的，

是因为其不能被312nm-1050nm电磁波透过，但是波长更短的

电磁波却可以透过它，比如X射线，对于X