光学原理演示文档.PPT

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1、欢迎使用《光学》网上教学软件操作说明起始页面操作说明章节页面第一章(1)第一章(2)第一章(n)…第七章(1)第七章(2)第七章(n)…第二章(1)第二章(2)第二章(n)…参考资料退出下一页参考资料2.《Optics》E.Hecht&A.Zajac3.《光学》E.赫克特A.赞斯著4.《光学》母国光战元龄著5.《声光器件的原理、设计和应用》徐介平著1.《光学教程》姚启钧原著7.《集成光学》(讲义)邱元武编6.《光学----美国物理试题与解答》中国科学技术大学主编下一页§1光学的研究内容和方法光学的研究内容十分广泛，它包括光的发射、传播和接收等规律，以及光和其它物质的

2、相互作用（如光的吸收、散射和色散，光的机械作用和光的热、电、化学和生理效应等）。光学既是物理学中最古老的一门基础学科，又是当前科学领域中最活跃的前沿阵地之一，具有强大的生命力和不可估量的发展前途。光学的发展过程，是人类认识客观世界的历史长河中一个重要的组成部分,是不断揭露矛盾和克服矛盾、从不完全和不确切的认识逐步走向较完善和较确切认识的过程。它的不少规律和理论是直接从生产实践中总结出来的，也有相当多的发现来自长期的系统的科学实验。因此，生产实践和科学实验是推动光学发展的强大动力，为光学发展提供了丰富的源泉。从方法论上看，作为物理学的一个重要学科分支，光学研究的发展也

3、完全符合如下的认识规律：在观察和实验的基础上，对物理现象进行分析、抽象和综合，进而提出假说，形成理论，并不断反复经受实践的检验。§2光学发展简史光学的发展大致可划分为下列五个时期：一、萌芽时期；二、几何光学时期；三、波动光学时期；四、量子光学时期；五、现代光学时期。2.1萌芽时期光学的起源应追溯到远古时代。我国春秋战国之际，墨翟（公无前468-376年）及其弟子所著《墨经》中，记载着关于光的直线传播（影像的形成和针孔成象等）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象，并提出了一系列经验规律，把物和象的位置与大小与所用镜面的曲率联系了起来。绪论返回下一页上一页克莱门德（C

4、leomedes，公元50年）和托勒密（C.Ptolemy，公元90-168年）研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。培根（R.Bacon，公元1214-1294年）提出用透镜校正视力和采用透镜组构成望远镜的可能性，并描述过透镜焦点的位置。到十五世纪末和十六世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件已相继出现。2.2几何光时期这一时其可以称为光学发展史上的转折点。在这时期建立了光的反射和折射定律，奠定了几何光学的基础。荷兰李普塞（H.Lippershey，1587-1619年）在1608年发明了第一架望远镜。十世纪初延

5、森（Z.Janssen，1588-1632）和冯特纳（P.Fontana，1580-1656年）最早制作了复合显微镜。1610年伽里略（1564-1642年）用自己制造的望远镜观察星体，发现了绕木星运行的卫星，这给哥白尼关于地球绕日运转的日心说提供了强有力的证据。开普勒（1571-1630年）汇集了前人的光学知识，他提出了用点光源照明时，照度与受照面到光源距离的平方成反比的照度定律。他还设计了几种新型的望远镜，特别是用两块凸透镜构成的开普勒天文望远镜。至于折射定律的精确公式则是斯涅耳（W.Snell,1591-1626年）和笛卡儿（R.Descares，1596-1

6、650年）提出的。接着费马（P.deFermat，（1601-1665）在1657年首先指出光在介质中传播时所走路程取极值的原理，并根据这个原理推出光的反射定律和折射定律。综上所述，到十七世纪中叶，基本上已经奠定了几何光学的基础。意大利人格里马第（F.M.Grimaldi,1618-1663年）首先观察到光的衍射现象，1672-1675年间胡克（R.Hooke，1635-1703年）也观察到衍射现象，并且和波义耳（R.Boyle，1627-1691年）独立地研究了薄膜所产生的彩色干涉条纹，所有这些都是光的波动理论的萌芽。十七世纪下半叶，牛顿（I.Newton，164

7、2-1727年）和惠更斯（C.Huygens，1629-1695年）等把光的研究引向进一步发展的道路。牛顿还仔细观察了白光在空气薄层上干涉时所产生的彩色条纹—牛顿圈，从而首次认识了颜色和空气层厚度之间的关系。牛顿于公元1704年提出了光是微粒流的理论。他认为这些微粒从光源飞出来，在真空或均匀物质定律，然而在解释牛顿直线运动，并以此观点解释光的反射和折射定律。然而在解释牛顿圈时，却遇到了困难，同时，这种微粒流的假设也难以说明光在绕过障碍物之后所发生的衍射现象。惠更斯反对光的微粒说，认为光是在“以太”中传播的波。惠更斯不仅成功地解释绪论返回下一页上一页了反射和折射定