物理学史——第四章光学的建立与发展.pptVIP

光学的开展史;第四章经典光学的建立;一.早期光学

二.折射定律的建立

三.光学仪器的研制

四.牛顿对光的色散的研究;几何光学的建立和开展;一.早期光学;欧几里得——光的反射;;阿勒.哈增——光的折射;;西奥多里克——彩虹现象;;;达芬奇——针孔照相机;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根底。17世纪，望远镜和显微镜的应用大大促进了几何光学的开展。;1开普勒的工作：1611年写了《折光学》，记载了两个实验。第一个实验是比较入射角和折射角：如图，日光LMN斜射到器壁DBC上，BC边沿的影子投射到底座于HK；另一局部从DB射进一玻璃立方体ADBEF内，阴影的边沿形成于IG。;第二个实验是：用一个圆柱性玻璃，令光线沿S1和S2入射，通过圆柱中心的光线S1方向不变，和圆柱边沿相切的光线S2偏折最大，并发现最大偏折角约为420。;全反射的发现：

令AB为玻璃与空气的分界面，如图。光线从空气进入玻璃发生折射，由于最大偏折角为420，所以进入玻璃的光线将构成一个夹角为420×2=840的锥形MON。;2斯涅耳(W.Snell,1591-1626)的工作：;3笛卡儿的工作：;4费马的工作：

1661年费马用最短时间原理推出了折射定律：;1.1299年由意大利人阿玛蒂创造并制造了眼镜。

2.1608年，荷兰人李普塞〔HansLippershey)制成第一台望远镜:凸透镜作物镜，凹透镜作目镜

3.伽利略改进成放大32倍，随后又制成放大1000倍的望远镜。;5.1668年，牛顿设计并制造了第一架小型反射式望远镜。;6.几乎与望远镜同时，荷兰人詹森(Janssen)创造制造了显微镜。;四牛顿的色散研究;〔2〕马尔西的研究;〔3〕胡克和玻意耳的研究;2.牛顿的色散实验;①目的：证明红色和蓝色的光确实具有不同的折射性能。

如图在一张黑纸上画一条线abc，半边ab为红色，半边bc为兰色，经过棱镜观看，只见这根线好象折断了似的，分界处正是红兰之交，兰色局部比红色局部更靠近棱镜。可见兰色光比红色光折射更厉害。;②目的：排除棱镜不平等因素造成的颜色的分散

他拿三个棱镜作实验，三个棱镜完全相同，只是放置方式不同，如以下图。如果色散是由于光线和棱镜的作用引起的??经过第二和第三棱镜后，这种色散现象应进一步加强。显然实验结果不支持这一观点。;③判决性实验

他用两块木版各开一小孔F和G，并分别放于三棱镜两侧，光从S处平行射入F后，经棱镜折射穿过小孔G，到达另一块木版de上，投过小孔g的光再经棱镜abc的折射后，抵达墙壁MN。使第一个棱镜ABC缓缓绕其轴旋转，这样第二块木版上不同颜色的光相继穿过小孔g到达三棱镜abc。实验结果是：被第一个三棱镜折射最厉害的紫光，经过第二个三棱镜时也偏折的最多。结论：白光是由折射性能不同的各种颜色的光组成。;1.光线随其折射率不同，颜色也不同。色是光线固有的属性。

2.同一颜色的光折射率相同，不同色的光折射率不同。

3.色的种类和折射的程度是光线所固有的，不会因折射、反射或其它任何原因而改变。

4.必须区分两种颜色，一种是原始的、单纯的色，另一种是由原始的颜色复合而成的色。

5.本身是白色的光线是没有的，白色是由所有色的光线岸适当比例混合而成。

6.自然物质的色是由于对某种光的反射大与其它光的反射的缘故。

7.把光看成实体有充分依据。

8.由此可解释棱镜色散和虹。;;一.光的早期微粒说

二.光的早期波动说

三.波动说的复兴

四.光应具有波粒二相性;一光的微粒说：

微粒说认为：光是由一颗颗像小弹丸一样的机械微粒所组成的粒子流，发光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流，一旦这些光粒子进入人的眼睛，冲击视网膜，就引起了视觉。

微粒说还认为，光在水中的传播速度比在空气中的快。

缺陷：无法解释为什么几束在空间交叉的光线能彼此互不干扰地独立前时，为什么光线并不是永远走直线，而是可以绕过障碍物的边缘拐弯传播等现象。;;二早期的波动说

1.光的波动说最初是由意大利人格里马第(F.M.Grimaldi，1618-1663〕提出的。在他死后不久〔1665年〕出版的著作《发光、颜色和虹彩的物理数学》中，记录了衍射现象的发现，并提出光是一种作波状运动的流体的猜测。

2.胡克：胡克主张光是一种振动，是类似水波的某种快速脉冲。

3.惠更斯：荷兰物理学家惠更斯开展了胡克的思想〔纵波〕。;惠更斯(ChristianHuygens，1629-1695)：荷兰物理学家、天文学家、数学家。1629年出生于海牙，1655年获得法学博士学位，1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。他是介于伽利略与牛顿之间一位重