現(xiàn)代光學(xué)工程緒論課件

現(xiàn)代光學(xué)工程

光學(xué)發(fā)展回顧墨子對(duì)光學(xué)很有研究，對(duì)于光的直線傳播、光的反射和若干物影成像，進(jìn)行了精彩的描述。

有一次，墨子進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)，他在堂屋朝陽(yáng)的地方，讓一個(gè)人對(duì)著小孔站在屋外，在陽(yáng)光的照射下，屋內(nèi)相對(duì)的墻上出現(xiàn)倒立人像。墨子通過(guò)小孔成像的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，闡述了光的直線傳播原理，成為后代攝影技術(shù)的先聲。墨子及其弟子的著作，統(tǒng)稱為《墨子》。其中《經(jīng)上》，《經(jīng)下》、《經(jīng)說(shuō)上》、《經(jīng)說(shuō)下》及《大取》、《小取》六篇，專說(shuō)名辯和時(shí)間、空間、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、代數(shù)、幾何等內(nèi)容.光學(xué)發(fā)展：幾何光學(xué)恩培多克勒（Empedocles公元前490-430）和歐幾里得（Euclid,公元前300）關(guān)于光學(xué)的系統(tǒng)著作。法國(guó)笛卡兒

1638年，提出一種無(wú)所不在的“以太”假說(shuō)，拒絕接受超距作用的解釋，堅(jiān)持認(rèn)為力只能通過(guò)物質(zhì)粒子和與之緊鄰的粒子相接觸來(lái)傳播，把熱和光看成是以太中瞬時(shí)傳播的壓力?！肚鈱W(xué)》中提出光的粒子假說(shuō)，并用以推出光的折射定律。斯涅耳（W.Snell,約1580-1626)、費(fèi)馬（P.Fermat,1601-1665)英國(guó)牛頓,1704年，《光學(xué)》一書(shū)出版。隨著天文學(xué)、力學(xué)和光學(xué)的出現(xiàn)，物理學(xué)在十八世紀(jì)開(kāi)始成為科學(xué).牛頓則持光的微粒說(shuō)，他認(rèn)為波動(dòng)說(shuō)的最大障礙是不能解釋光的直線進(jìn)行。他提出發(fā)光物體發(fā)射出以直線運(yùn)動(dòng)的微粒子、微粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺(jué)。它也能解釋光的折射與反射，甚至經(jīng)過(guò)修改也能解釋F.M.格里馬爾迪發(fā)現(xiàn)的“衍射”現(xiàn)象。光的機(jī)械論認(rèn)識(shí)--粒子光學(xué)：惠更斯在1690年出版的《光論》一書(shū)中正式提出了光的波動(dòng)說(shuō)，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基礎(chǔ)上，他推導(dǎo)出光的反射和折射定律，圓滿的解釋了光速在光密介質(zhì)中減小的原因，同時(shí)還解釋了光進(jìn)入冰洲石所產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象，認(rèn)為這是由于冰洲石分子微粒為橢圓形所致。后來(lái)，菲涅耳對(duì)惠更斯的光學(xué)理論作了發(fā)展和補(bǔ)充，創(chuàng)立了“惠更斯--菲涅耳原理”，才較好地解釋了衍射現(xiàn)象，完成了光的波動(dòng)說(shuō)的全部理論。胡克是光的波動(dòng)說(shuō)支持者。1665年，胡克提出了光的波動(dòng)說(shuō)，他認(rèn)為光的傳播與水波的傳播相似。1672年胡克進(jìn)一步提出光波是橫波的概念。

波動(dòng)光學(xué)楊氏（T.Young1773-1829)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)為波動(dòng)光學(xué)的復(fù)興作出了開(kāi)創(chuàng)性的工作。用干涉原理解釋牛頓環(huán)的成因和薄膜的彩色，并第一個(gè)近似地測(cè)定了七種顏色的光的波長(zhǎng)，從而完全確認(rèn)了光的周期性，為光的波動(dòng)理論找到了又一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)。菲涅耳(1788～1827)

；菲涅耳以惠更斯原理和干涉原理為基礎(chǔ)，用新的定量形式建立了以他們的姓氏命名的惠更斯－菲涅耳原理。解釋了衍射現(xiàn)象，完成了光的波動(dòng)說(shuō)的全部理論近代和現(xiàn)代光學(xué)：光譜學(xué)

基爾霍夫（G.R.Kirchhoff,1824～1887）本生

R.W.Bunsen(1811－1899)

1815年，夫瑯和費(fèi)(J.V.Fraunhofer,1787—1826)開(kāi)始用分光鏡研究太陽(yáng)光譜中的暗線。量子光學(xué)薛定諤

ErwinSchr?dinger

1887-1961海森伯

WernerKarlHeisenberg

1901-1976

尼爾斯·玻爾

NielsBohr

1885-1962普朗克

MaxKarlErnstLudwigPlanck

1858-1947愛(ài)因斯坦(1879-1955)非線性光學(xué)1958年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的Arthur

Schawlow和哥倫比亞大學(xué)的Charles

Townes發(fā)表了“紅外線和光激射器”——這篇論文為后來(lái)激光技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展開(kāi)辟了道路，1960年，休斯頓航空公司的Theodore

Malman

用人造紅寶石制造了一個(gè)激光器。20世紀(jì)60年代，非線性光學(xué)…幾何光學(xué)物理光學(xué)（波動(dòng)光學(xué)）晶體光學(xué)光纖光學(xué)（導(dǎo)波光學(xué)）大氣光學(xué)（空間光學(xué)）海洋光學(xué)…………光學(xué)的研究?jī)?nèi)容本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容：

幾何光學(xué)基本定律球面光學(xué)