1、光学发展简史,（1）萌芽时期：光学的起源可追溯到古代，我国春秋战国时期，墨翟（前468-前376）及其弟子所著的墨经中，记载着光的直线传播（影的形成和针孔成像）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象。希腊数学家欧几里德（前330-前275）所著的光学中，研究了平面镜成像，反射角等于入射角的反射定律。 从墨翟开始的两千多年的漫长岁月构成了光学发展的萌芽时期，在此期间在此期间光学发展比较缓慢。,克莱门德和托勒密（90-168）研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种界面的入射角和折射角。 阿尔哈曾（965-1038）反对欧几里德和托勒密关于眼睛发出光线才能看到物体的学说，认为光线来自所观察的物体，
2、并且光是以球面的形式从光源发出的；研究了球面镜和抛物面镜首先发明了凸透镜。 沈括（1031-1095）在梦溪笔谈中记载了极为丰富的光学知识，他不仅总结了前人的研究成果，而且在凹面镜、凸面镜的成像规律、测定凹面镜焦点的原理以及虹的成因等方面都有创造性的阐述。 培根（1214-1294）提出用透镜校正视力用透镜组构成望远镜的可能性。 到15世纪末16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学仪器相继出现。,（2）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折射定律，奠定了几何光学基础。望远镜天文学、航海事业；显微镜生物学研究。,荷兰李普赛（1587
3、-1619）在1608年发明了第一架望远镜；1610年伽利略（1564-1642）用自己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，为哥白尼的日心说提供了有力的证据。,开普勒（1571-1630）折光学、照度定律 笛卡尔（1596-1650）、斯涅尔（1591-1626）用正弦函数表示的折射定律。 费马（1601-1665）费马原理（光程取极值）,牛顿（1642-1727）白光通过棱镜实验（分光），白光是由各种色光复合而成。在1704年出版的光学一书中，根据光的直线传播定律，提出了光的微粒流的理论。 惠更斯（1629-1695）反对光的微粒说，1678年在他的论光一书中从声和光的某些现象的相
4、似性出发，认为光是在“以太”中传播的波。由于相继发现了光的干涉、衍射、偏振等光的波动现象。以惠更斯为代表的“波动学说”也提出来了。,（3）波动光学时期：到了十九世纪初，初步发展起来的波动光学的体系已经形成。 杨氏（1773-1829）杨氏双缝干涉实验，用干涉原理解释了白光照射下薄膜颜色的由来，第一次成功的测定了光的波长。 菲涅尔（1788-1827）在1815年发表了惠更斯-菲涅尔原理。这是波动光学的一个重要原理。 马吕斯（1775-1812）光在两种介质界面上反射时的偏振现象；菲涅尔和阿拉果（1786-1853）偏振光的干涉；菲涅尔公式；1845年法拉第（1791-1867）发现了光的振动面
5、在强磁场中的旋转，揭示了光学现象和电磁现象的内在联系。,麦克斯韦（1831-1879）在1873年发表了电磁学通论，指出电磁波以光速传播，说明光是一种电磁现象。该理论在1888年被赫兹（1857-1897）用实验所证实。光的电磁理论在整个物理学发展中起着很重要的作用，它指出光和电磁现象的一致性，并且再一次证明了各种自然现象之间存在着相互联系这一辩证唯物论的基本原理，使人们在认识光的本性方面向前迈出了一大步。,（4）量子光学时期：十九世纪末到二十世纪初，光学研究深入到光的发生、光和物质相互作用的微观机制中，光的电磁理论不能解释光和物质相互作用的某些现象。 黑体辐射1900年普朗克（1858-19
6、47）提出辐射量子论（电磁波只能以不连续的能量子从振子来发射，大小电磁波的频率与普朗克常数的乘积）。 光电效应1887年赫兹发现了光电效应，在1905年爱因斯坦（1879-1955）发展了普朗克的能量子假说，把量子论贯穿到整个辐射和吸收过程中，提出了杰出的光量子（光子）理论，圆满解释了光电效应并被后来的许多实验所证实（如康普顿散射）。,至此，人们一方面通过光的干涉、衍射和偏振等光学现象证实了光的波动性；另一方面通过黑体辐射、光电效应和康普顿散射等又证实了光的量子性粒子性。 1924年，德布罗意（1892-1987）创立了物质波学说，他大胆的设想每一物质的粒子都和一定的波相联系。这一假设在192
7、7年被戴维孙（1881-1958）和哥末（1896-1971）的电子束衍射实验中所证实。 1925年玻恩（1882-1970）提出了波粒二象性概率解释建立了波动性和微粒性之间的联系 。光和微观粒子都具有波粒二象性。,（5）现代光学时期：从20世纪60年代起，特别是激光问世以后，光学与许多科学技术紧密结合、相互渗透，一度沉寂的光学又焕发了青春，以空前的规模和速度飞速发展。它已成为现代物理学和现代科学技术的重要前沿，同时又派生出许多崭新的分支学科。 1960年梅曼（1927）成功制成了红宝石激光器。此后，激光科学技术的发展突飞猛进，在激光物理、激光技术和激光应用等方面取得了巨大的进展。激光应用打孔
8、、切割、导向、测距、医疗和育种等方面；在化学催化、同位数分离、光通讯、光存储、光信息处理以及引发核聚变等方面都有广阔的发展前景。,同步辐射光源的出现，是继电光源、X射线光源、激光光源之后光学领域中又一革命性事件。 （相对论性带电粒子在电磁场的作用下沿弯转轨道行进时所发出的电磁辐射。 同步辐射是速度接近光速（vc）的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加速器辐射”。长期以来，同步辐射是不受高能物理学家欢迎的东西，因为它消耗了加速器的能量，阻碍粒子能量的提高。但是，人们很快便了解到同步辐射是具有从远红外到X光范围内的连续
9、光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。于是在几乎所有的高能电子加速器上，都建造了“寄生运行”的同步辐射光束线及各种应用同步光的实验装置。至今，同步辐射装置的建造及在其上的研究、应用，经历了三代的发展。 ）,全息摄影术在全息显微术、信息存储、相差平衡、信息编码、全息信息量度、声波全息和红外全息广泛应用。 光纤光学以及光学纤维已发展成一种新型的光学元件，为光学窥视（传光、传像）和光通讯的实现创造了条件。可以预期光计算机将成为新一代的计算机，由于采用光信息处理、光并行处理的特点，光计算机的处理速度会成千倍地增长。 红
10、外技术（传统观察技术与其他新技术的结合，使红外波段的扩展应用）成功应用在夜视、导弹制导、环境污染监测、地球资源考察和遥感要测技术等,新的分支学科或边缘学科： 傅里叶光学用新的理论分析光学成像；引入空间滤波和频谱的概念已成为光学信息处理、像质评价、成像理论以及相干光学计算机的基础。 非线性光学高度时空相干性和高强度激光为研究强光作用下非线性光学创造了条件，非线性光学属于当今的光子学范畴。 另外，激光光谱学、集成光学广泛应用于社会生产实践及科学研究的各个领域里。,光学,关于光的本性，有两个学说，一是以牛顿为代表的微粒说，认为光是按照惯性定律沿直线飞行的微粒流。二是以惠更斯为代表的波动说，认为光是在
11、一种特殊弹性媒质中传播的机械波。,牛顿（Isaac Newton, 16431727）,惠更斯(Christianhaygen, 16291695),光学,波动光学时期（19世纪）：1801年托马斯杨用干涉原理解释了白光照射下薄膜颜色的由来和用双缝显示了光的干涉现象，并第一次测定了光的波长。1815年菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，形成了惠更斯菲涅耳原理，圆满解释了光在均匀的各向同性介质中的直线传播和光通过障碍物时发生的衍射现象。,托马斯杨,菲涅耳,光学,1865年麦克斯韦指出，光是一种电磁波（电磁波以光速传播，光是一种电磁现象），这个理论随后在1888年被赫兹的实验所证实。,1817年，杨氏提出了光波是横波的假设，菲涅耳进一步完善了这一观点并导出了菲涅耳公式，解释了光的偏振现象。,麦克斯韦,赫 兹,光学,现代光学时期（20世纪60年代起）：1960年梅曼成功地制造出了红宝石激光器。,梅曼（T.H. Maiman, 1927 ）,1960年梅曼研制成功的世界上第一台可实际应用的红宝石激光器,
