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穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

河南大学物理与电子学院

浅谈光学的发展与应用

学号：**********

姓名：酷微度

专业：测控技术与仪器

日期：2011年06月11日

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

摘要：光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的

进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展

道路。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。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光电显示、

光电子和光子技术等。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。

关键字：工程光学，应用，发展，仪器，技术

一、工程光学的发展

光学是一门古老而又年轻的学科。其悠久的历史几乎和人类文明史本身一将

久远；近半个世纪以来它又以令人惊叹的发展速度奇迹般层出、不穷的研究成果、

以及所蕴含的巨大潜力和希望，使自己跻身于现代科学技术的前沿。

1.几何光学时期

这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期建立了光

的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的

观察能能力，人们发明了光学仪仪器，第一架望远镜的诞生促进了天文

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工

具。

2.波动光学时期

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”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠

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

圆满地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。

3.量子光学时期

19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相

互作用的围观机制中。光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互

作用的某些现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的问题，特别

是1887年赫兹发现的光电效应。

4.现代光学时期

从20世纪中叶起，随着新技术的出现，新的理论也不断发展，已逐

步形成了许多新的分支学科或边渊学科，光学的应用十分广泛。几何光

学本来就是为设计各种光学仪器而发展起来的专门学科，随着科学技术

的进步，物理光学也越来越显示出它的威力，例如光的干涉目前仍是精

密测量中无可替代的手段，衍射光栅则是重要的分光仪器，光谱在人类

认识物质的微观结构(如原子结构、分子结构等)方面曾起了关键性的作

穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

用，人们把数学、信息论与光的衍射结合起来，发展起一门新的学科——

傅里叶光学，把它应用到信息处理、像质评价、光学计算等技术中去。

特别是激光的发明，可以说是光学发展史上的一个革命性的里程碑，由

于激光具有强度大、单色性好、方向性强等一系列独特的性能，自从它

问世以来，很快被运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、

医