光學(xué)課件：緒論

光學(xué)

一從光到光學(xué)幾個(gè)小問(wèn)題1、光是什么？2常見(jiàn)的光現(xiàn)象？3光學(xué)研究什么？4光學(xué)有哪些成就？5光學(xué)的應(yīng)用有哪些？6中、外光學(xué)人物？7對(duì)本課程的期望是什么？

簡(jiǎn)單說(shuō)，光是一種重要的自然現(xiàn)象。我們所以能夠看到客觀世界中五彩繽紛、瞬息萬(wàn)變的景象，是因?yàn)檠劬邮瘴矬w發(fā)射、反射或散射的光。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)感官收到外部世界的總信息量中，至少有90％以上通過(guò)眼睛。獲取信息借助工具或儀器十分有趣：偏振光時(shí)鐘在這款掛鐘的表盤(pán)上，您只能看到指針當(dāng)前所在位置的數(shù)字，而看不到其他數(shù)字。設(shè)計(jì)師將物理學(xué)中的偏振鏡原理應(yīng)用到鐘表設(shè)計(jì)之中，指針與表盤(pán)上分別帶有偏振片，當(dāng)兩片偏振片重合時(shí)，光線便無(wú)法通過(guò)，當(dāng)前的時(shí)間數(shù)字就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。光污染！照耀宇宙呈現(xiàn)萬(wàn)物讓世界絢麗多彩為生命體和醫(yī)療帶來(lái)幫助激光：高能量與大容量通訊……光光學(xué)二光是什么？

光是什么？粒子流彈性波電磁波量子性波粒二象性粒子說(shuō)波動(dòng)說(shuō)量子性電磁說(shuō)波粒二象性光是什么？笛卡爾、牛頓……惠更斯、菲涅耳、托馬斯-楊……法拉第、麥克斯韋、阿喇果……赫茲、普朗克……愛(ài)因斯坦、康普頓……著名的人物主要觀點(diǎn)？事實(shí)依據(jù)？ReneDescartes(1596-1650)笛卡爾提出了兩點(diǎn)假設(shè)1光是類(lèi)似于微粒的一種物質(zhì)2光是一種以“以太”為媒質(zhì)的壓力為“微粒說(shuō)”和：“波動(dòng)說(shuō)”的爭(zhēng)論埋下了伏筆格里馬第發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象格里馬第：光通過(guò)小孔后的光影明顯變寬了，光是與水波類(lèi)似的一種流體。波義耳：物體的顏色是光照射在物體上產(chǎn)生的效果。胡克：光是以太中的一種縱向波。胡克對(duì)牛頓的論文持否定態(tài)度牛頓：棱鏡色散，光的復(fù)合和分解就像不同顏色的微?；旌显谝黄鹩直环珠_(kāi)。波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的爭(zhēng)論由“光的顏色”這根導(dǎo)火索引燃了。胡克與牛頓之間展開(kāi)了漫長(zhǎng)而激烈的爭(zhēng)論！RobertHooke，1635－1703Huygens(1629-1695)惠更斯提出了波動(dòng)說(shuō)比較完整的理論惠更斯：光是一種機(jī)械波；光波是靠物質(zhì)載體來(lái)傳播的縱向波；惠更斯原理證明了光的反射定律和折射定律，解釋了光的衍射現(xiàn)象和雙折射現(xiàn)象IsaacNewton1643—1727整個(gè)十八世紀(jì)，微粒說(shuō)被頂禮膜拜！牛頓的微粒說(shuō)逐步建立牛頓修改、完善了他的著作《光學(xué)》，牛頓提出了兩點(diǎn)反駁惠更斯的理由牛頓把他的微粒說(shuō)推廣到整個(gè)自然界，并和質(zhì)點(diǎn)力學(xué)結(jié)合起來(lái)胡克和惠更斯已經(jīng)去世，波動(dòng)說(shuō)一方無(wú)人應(yīng)戰(zhàn)牛頓聲望日漸提高托馬斯·楊提出光的干涉光是以太中的彈性振動(dòng)1801年，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1803年，衍射是直射光束和反射光束干涉形成的縱波的觀點(diǎn)，受到激烈的批評(píng)1817年，楊氏放棄縱波觀點(diǎn)，提出光是橫波，建立新的波動(dòng)理論1808年，馬呂斯發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象，縱波不可能有偏振反對(duì)波動(dòng)說(shuō)的有利證據(jù)1815年，菲涅爾提出，各種波的互相干涉使合成波具有顯著的強(qiáng)度1819年，菲涅爾雙鏡干涉實(shí)驗(yàn)，建立光波的橫向波動(dòng)理論Fresnel(1788-1827)新的波動(dòng)說(shuō)牢固地建立起來(lái)了！尋找光波載體菲涅爾：橫波的媒介應(yīng)當(dāng)是類(lèi)固體以太如果是一種固體，它怎么能不干擾天體的自由運(yùn)轉(zhuǎn)呢？以太如果是一種固體，在橫向振動(dòng)中必然要有縱向振動(dòng)，與光是橫波矛盾！1887年，邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)，否定了以太的存在。光波的載體是什么？法拉第-麥克斯韋，光的電磁理論1845年，法拉第發(fā)現(xiàn)，電磁場(chǎng)可以使光的振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)麥克斯韋方程組，電磁波的速度與光速的關(guān)系赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，改寫(xiě)了麥克斯韋方程組，電磁波的傳播不需要媒介法拉第(1791-1867)JamesClerkMaxwell(1831-1879)光的波粒二象性1887年，赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)——光的粒子性1900年，普朗克提出輻射的能量子假設(shè)1905年，愛(ài)因斯坦解釋光電效應(yīng)，波粒二象性1921年，康普頓效應(yīng)，X射線具有粒子性光具有波粒二象性MaxPlanck(1858—1947)AlbertEinstein(1879-1955)三、光學(xué)概述研究光的本性，光的輻射、傳播和接收的規(guī)律光和其他物質(zhì)的相互作用（如物質(zhì)對(duì)光的吸收、散射、光的機(jī)械作用和光的熱、電、化學(xué)、生理效應(yīng)等）光學(xué)在科學(xué)技術(shù)等方面的應(yīng)用。幾何光學(xué)波動(dòng)光學(xué)量子光學(xué)現(xiàn)代光學(xué)

幾何光學(xué)(geometricaloptics)根據(jù)光波在短波極限下所表現(xiàn)出的直線傳播性質(zhì)為基礎(chǔ)，用幾何作圖法來(lái)研究光的傳播、成像等問(wèn)題，其主要內(nèi)容：光的直線傳播定律、光的獨(dú)立傳播定律、光的反射和折射定律；波動(dòng)光學(xué)(waveoptics)從光的電磁波本性出發(fā)，以光的波動(dòng)性為基礎(chǔ)，研究光在傳播過(guò)程中的規(guī)律性問(wèn)題。主要內(nèi)容包括：光的干涉、光的衍射和光的偏振，同時(shí)還研究光與物質(zhì)相互作用的色散、吸收和散射等現(xiàn)象。量子光學(xué)(quantumoptics)以光和物質(zhì)相互作用時(shí)所表現(xiàn)出的量子性為基礎(chǔ)來(lái)研究有關(guān)的光學(xué)問(wèn)題，并由此揭示出光的粒子性。現(xiàn)代光學(xué)(modernoptics)是指近幾十年來(lái)新興和發(fā)展起來(lái)的光學(xué)各分支，它主要包括如激光、信息光學(xué)（傅里葉變換光學(xué)）、光通訊、非線性光學(xué)、集成光學(xué)等內(nèi)容，這些新的光學(xué)領(lǐng)域所研究的內(nèi)容已在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中起著十分重要和廣泛作用。四光學(xué)的應(yīng)用從二十世紀(jì)六十年代起，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，新的理論也不斷發(fā)展，已逐步形成了許多新的分支學(xué)科或邊緣學(xué)科，光學(xué)的應(yīng)用十分廣泛。它不僅在科技領(lǐng)域中起著重要作用，而且也與人類(lèi)日常的生活活動(dòng)息息相關(guān)。例如，從最早期光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)到現(xiàn)在各種光學(xué)儀器的研制，都無(wú)不與幾何光學(xué)緊密相聯(lián)，可以說(shuō)幾何光學(xué)就是為設(shè)計(jì)各種光學(xué)儀器而發(fā)展起來(lái)的專(zhuān)門(mén)學(xué)科。而在波動(dòng)光學(xué)中，利用光的干涉原理制成的各種干涉儀器仍是目前精密測(cè)量中無(wú)可替代的手段，許多重要的分光儀器則是依靠衍射光柵來(lái)工作的。光譜分析不僅是人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，如原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等的窗口，也是人類(lèi)窺探宇宙天體信息的重要工具；最近幾十年來(lái)，激光的發(fā)明和現(xiàn)代光學(xué)的迅速發(fā)展又把人類(lèi)帶入了一個(gè)神奇的信息化高科技時(shí)代。人們把數(shù)學(xué)、信息論與光的衍射結(jié)合起來(lái)，發(fā)展起一門(mén)新的學(xué)科——傅里葉光學(xué)，把它應(yīng)用到信息處理、像質(zhì)評(píng)價(jià)、光學(xué)計(jì)算等技術(shù)中去。特別是激光的發(fā)明，可以說(shuō)是光學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)革命性的里程碑。激光具有強(qiáng)度大、單色性好、方向性強(qiáng)等一系列獨(dú)特的性能，自從它問(wèn)世以來(lái)，很快被運(yùn)用到材料加工、精密測(cè)量、通訊、測(cè)距、全息檢測(cè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等極為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，取得了優(yōu)異的成績(jī)。此外，激光還為同位素分離、催化、信息處理、受控核聚變、以及軍事上的應(yīng)用，展現(xiàn)了光輝的前景。光學(xué)纖維已發(fā)展成為一種新型的光學(xué)元件，為光學(xué)窺視和光通訊的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。激光光譜學(xué)在人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)(如原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等)方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。非線性光學(xué)

……光學(xué)應(yīng)用案例一光學(xué)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用1匯豐銀行大樓“日光鏡”1匯豐銀行大樓“日光鏡”香港的匯豐銀行大樓用日光鏡給大樓的辦公大廳提供天然照明。在辦公大樓外面高50m的空中懸掛著一個(gè)由許多塊平面鏡組成的陣列，它長(zhǎng)30m、寬5m，天空射來(lái)的太陽(yáng)光先由這個(gè)平面鏡陣列反射到辦公大廳頂部的凸鏡陣列上，凸鏡陣列再把太陽(yáng)光向下反射，照亮大廳。整個(gè)系統(tǒng)由電腦控制，隨著太陽(yáng)光方向的改變，反射鏡陣列的方向也跟著改變。2酒店墻面反射光線燒傷多人

美國(guó)賭城拉斯維加斯,一家新酒店的設(shè)計(jì)像個(gè)凹面鏡，導(dǎo)致多個(gè)客人被其墻面聚焦的陽(yáng)光嚴(yán)重?zé)齻?。這棟建筑物的設(shè)計(jì)讓陽(yáng)光像經(jīng)過(guò)放大鏡一樣聚焦在游泳池旁一個(gè)13.5平米左右的區(qū)域。隨著地球的轉(zhuǎn)動(dòng)，這塊區(qū)域會(huì)轉(zhuǎn)移穿過(guò)游泳池，區(qū)域里的溫度會(huì)比外面高大約20度。酒店發(fā)言人表示，陽(yáng)光反射的問(wèn)題在大樓的設(shè)計(jì)階段就被討論過(guò)了，但他們認(rèn)為給玻璃貼上高科技的薄膜后就不會(huì)給人們?cè)斐蓚?。拉斯維加斯新開(kāi)酒店凹面鏡反射光“烤熟”住客—在線播放—優(yōu)酷網(wǎng)，視頻高清在線觀看/v_show/id_XMjEyMzM5MjE2.html3光污染4櫥窗設(shè)計(jì)（C）用偏光鏡消除了反射偏振光使玻璃門(mén)內(nèi)的人物清晰可見(jiàn)（A）玻璃門(mén)表面的反光很強(qiáng)（B）用偏光鏡減弱了反射偏振光光學(xué)應(yīng)用案例二照亮21世紀(jì)的LED燈——解讀2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)白熾燈點(diǎn)亮了20世紀(jì)，21世紀(jì)將由LED燈點(diǎn)亮。盡管此前紅光ＬＥＤ和綠光ＬＥＤ已經(jīng)存在了很長(zhǎng)一段時(shí)間，并被應(yīng)用于機(jī)器儀器的顯示光源，但由于光的三原色包含紅、綠、藍(lán)，藍(lán)色光源的缺失，令照明的白色光源始終無(wú)法創(chuàng)建。無(wú)論是在科學(xué)界還是工業(yè)界，如何造出藍(lán)光ＬＥＤ曾困擾了人們數(shù)十年。1973年，當(dāng)時(shí)在松下電器公司東京研究所的赤崎勇最早開(kāi)始了藍(lán)光LED的研究。后來(lái)，赤崎勇和天野浩在名古屋大學(xué)合作進(jìn)行了藍(lán)光LED的基礎(chǔ)性研發(fā)，1989年首次研發(fā)成功了藍(lán)光LED。而中村修二當(dāng)時(shí)任職于日亞化學(xué)工業(yè)公司，他的實(shí)用化研究讓該公司于1993年首次推出LED照明成品，從而引發(fā)了照明技術(shù)革新。

ＬＥＤ燈高效節(jié)能且壽命長(zhǎng)久，能持續(xù)照亮約10萬(wàn)小時(shí)，而白熾燈和熒光燈的壽命僅為1000小時(shí)和１萬(wàn)小時(shí)。這種燈誕生以來(lái)也一直在不斷提高發(fā)光效率，最新紀(jì)錄達(dá)到了每瓦功率產(chǎn)生300流明的亮度，相當(dāng)于白熾燈的15倍。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在關(guān)于獲獎(jiǎng)成就的聲明中指出：“白熾燈照亮了20世紀(jì)，那么21世紀(jì)將是被ＬＥＤ燈照亮的?！?/p>

目前，世界上四分之一的電力用于照明，藍(lán)光LED以及LED照明的發(fā)明有助于全球節(jié)能。LED燈對(duì)電力的要求非常低，依靠當(dāng)?shù)氐统杀镜奶?yáng)能便可使用。這種新型光源的問(wèn)世為全球15億未能受益于電網(wǎng)的人口帶來(lái)了更高生活品質(zhì)。五教學(xué)內(nèi)容及安排教學(xué)內(nèi)容CH1光的干涉CH2光的衍射CH3幾何光學(xué)基本原理CH4光學(xué)儀器的基本原理CH5光的偏振CH6

光的吸收、散射和色散CH7

光的量子性CH8

現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)參考書(shū)目：趙凱華等，《光學(xué)》，北京大學(xué)出版社

M.Born，E.Wolf，《光學(xué)原理》（PrinciplesofOptics），電子工業(yè)出版社E.Hecht，《光學(xué)》(Optics)，高等教育出版社宣桂鑫，光學(xué)教程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書(shū)，高等教育出版社教學(xué)方式課堂教學(xué)課題研究與報(bào)告課后作業(yè)課后答疑）考核方式平時(shí)上課及作業(yè)10%課題討論及匯報(bào)40%書(shū)面考試50%以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體！課題及分組55人，分成8組，每組6~7人本學(xué)期共有兩個(gè)方面的課題每個(gè)人都要參與兩個(gè)課題的調(diào)研討論Word文件和+ppt文稿時(shí)間安排：第10、12、14、16周的周四上午論文要求：科學(xué)性?xún)?nèi)容和組織研究范圍清楚、準(zhǔn)確理解程度標(biāo)題頁(yè)：題目，摘要，內(nèi)容目錄，圖表清單多用語(yǔ)言，少用方程正確使用圖形、圖片正確引用，采用腳注、尾注或列出參考文獻(xiàn)使用自己的語(yǔ)言篇幅：10~15頁(yè)報(bào)告要求：認(rèn)真制作、合理使用幻燈片幻燈片多用圖片，少用文字講解背景理論，實(shí)驗(yàn)方法，收集的資料，獲得的結(jié)果10~15分鐘事前練習(xí)課題1：光學(xué)與應(yīng)用基本原理應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品與工藝產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀改進(jìn)與創(chuàng)新：新應(yīng)用、新產(chǎn)品……眼鏡的光學(xué)：成像、鍍膜、偏振照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、放大鏡、LED燈光污染與交通安全、光污染與人健康光學(xué)與建筑海市蜃樓CD、DVD技術(shù)光纖與互聯(lián)網(wǎng)、光計(jì)算機(jī)太陽(yáng)能光學(xué)與軍事隱形飛機(jī)激光武器汽車(chē)鍍膜菲涅爾公式的應(yīng)用：反射與折射折射率的選擇，膜厚度的選擇，車(chē)膜材料及工藝的調(diào)查光學(xué)在建筑中的應(yīng)用：照明、太陽(yáng)能的利用、人工雙折射用于應(yīng)力分析光學(xué)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用：偵查、武器、通訊、測(cè)距光學(xué)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用：大氣監(jiān)測(cè)光學(xué)在通訊領(lǐng)域的應(yīng)用：光纖通訊、光學(xué)在制造業(yè)中的應(yīng)用：激光焊接、切割、光學(xué)在醫(yī)療中的應(yīng)用：x光拍片、內(nèi)窺鏡、矯正視力、治療近視、光學(xué)在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用：光電檢測(cè)觀測(cè)儀器的發(fā)展歷程：助視儀器課題2基于matlab的光學(xué)原理與現(xiàn)象的仿真實(shí)現(xiàn)雙縫干涉的原理、仿真及應(yīng)用等傾干涉的原理、仿真及應(yīng)用等厚干涉（劈尖、牛頓環(huán)）原理、仿真及應(yīng)用多光束干涉的原理、仿真及應(yīng)用單縫衍射的原理、仿真及應(yīng)用光柵衍射的原理、仿真及應(yīng)用夫瑯和費(fèi)圓孔衍射的原理、仿真及應(yīng)用橢圓偏振光的產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的原理、仿真及應(yīng)用會(huì)聚偏振光的干涉，原理、仿真及應(yīng)用……一、光學(xué)發(fā)展萌芽時(shí)期幾何光學(xué)時(shí)期波動(dòng)光學(xué)時(shí)期量子光學(xué)時(shí)期現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期萌芽時(shí)期光學(xué)的起源應(yīng)追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)之際，墨翟(公元前468~376年)及其弟子提出了一系列經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，因此《墨經(jīng)》稱(chēng)得上是有關(guān)光學(xué)知識(shí)的最早記錄。比墨經(jīng)大約遲一百多年，在希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德(Euclid，公元前330~275年)所著的《光學(xué)》一書(shū)中，研究了平面鏡成像問(wèn)題，指出反射角等于入射角的反射定律，同時(shí)提出了將光當(dāng)作類(lèi)似觸須的投射學(xué)說(shuō)。其他希臘哲學(xué)家如畢達(dá)哥拉斯、德漠克利持、思培多克勒、柏拉圖、亞里士多德等也發(fā)表了有關(guān)光學(xué)方面的的理論。

羅馬帝國(guó)的滅亡(公元475年)大體上標(biāo)志著黑暗時(shí)代的開(kāi)始，在此之后，歐洲在很長(zhǎng)一段時(shí)間里科學(xué)發(fā)展緩慢，光學(xué)亦是如此。

羅杰爾·培根(R·Bacon1215—1294)，許多人都認(rèn)為他是第一個(gè)近代意義上的科學(xué)家。他似乎已經(jīng)有了用透鏡來(lái)改正視覺(jué)的想法，并且甚至暗示過(guò)把透鏡組合起來(lái)構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡的可能性。培根對(duì)光線穿過(guò)透鏡的方式也有一些了解。在培根去世之后光學(xué)又衰落了。

幾何光學(xué)時(shí)期十七世紀(jì)可以稱(chēng)為光學(xué)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在這時(shí)期建立了光的反射定律和折射定律，奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。同時(shí)為了擴(kuò)大人眼的觀察能力，出現(xiàn)了光學(xué)儀器，第一架望遠(yuǎn)鏡的誕生促進(jìn)了天文學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展，顯微鏡的發(fā)明使生物學(xué)的研究有了強(qiáng)有力的工具。

荷蘭的李普塞在1608年發(fā)明了第一架望遠(yuǎn)鏡。開(kāi)普勒于1611年發(fā)表了他的著作《折光學(xué)》，提出照度定律，還設(shè)計(jì)了幾種新型的望遠(yuǎn)鏡，他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)光以小角度入射到界面時(shí)，入射角和折射角近似地成正比關(guān)系。折射定律的精確公式則是斯涅耳和笛卡兒提出的。1621年斯涅耳指出，入射角的余割和折射角的余割之比是常數(shù)，而笛卡兒約在1630年在《折光學(xué)》中給出了用正弦函數(shù)表述的折射定律。接著費(fèi)馬在1657年指出光在介質(zhì)中傳播時(shí)所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個(gè)原理推出光的反射定律和折射定律。綜上所述，到十七世紀(jì)中葉，基本上已經(jīng)奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。

早先關(guān)于光的本性的概念，是以光的直線傳播觀念為基礎(chǔ)的。但從十七世紀(jì)開(kāi)始，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有與光的直線傳播不完全符合的事實(shí)。意大利人格里馬第首先觀察到光的衍射現(xiàn)象，接著，胡克也觀察到衍射現(xiàn)象，并且和波意耳獨(dú)立地研究了薄膜所產(chǎn)生的彩色干涉條紋，這些都是光的波動(dòng)理論的萌芽。

十七世紀(jì)下半葉，牛頓和惠更斯等把光的研究引向進(jìn)一步發(fā)展的道路。1672年牛頓完成了著名的三棱鏡色散實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)了牛頓圈（但最早發(fā)現(xiàn)牛頓圈的卻是胡克）。在發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象的同時(shí)，牛頓于公元1704年出版了《光學(xué)》，提出了光是微粒流的理論。他認(rèn)為這些微粒從光源飛出來(lái)，在真空或均勻物質(zhì)內(nèi)由于慣性而作勻速直線運(yùn)動(dòng)，并以此觀點(diǎn)解釋光的反射和折射定律。然而在解釋牛頓圈時(shí)，卻遇到了困難。同時(shí)，這種微粒流的假設(shè)也難以說(shuō)明光在繞過(guò)障礙物之后所發(fā)生的衍射現(xiàn)象。惠更斯反對(duì)光的微粒說(shuō)，1678年他在《論光》一書(shū)中從聲和光的某些現(xiàn)象的相似性出發(fā)，認(rèn)為光是在“以太”中傳播的波．運(yùn)用他的波動(dòng)理論中的次波原理，惠更斯不僅成功地解釋了反射和折射定律，還解釋了方解石的雙折射現(xiàn)象。但惠更斯沒(méi)有把波動(dòng)過(guò)程的特性給予足夠的說(shuō)明，他沒(méi)有指出光現(xiàn)象的周期性，沒(méi)有提到波長(zhǎng)的概念。他的次波包絡(luò)面成為新的波面的理論，沒(méi)有考慮到它們是由波動(dòng)按一定的位相疊加造成的．歸根到底仍舊擺脫不了幾何光學(xué)的觀念，因此不能由此說(shuō)明光的干涉和衍射等有關(guān)光的波動(dòng)本性的現(xiàn)象．與此相反，堅(jiān)持微粒說(shuō)的牛頓卻從他發(fā)現(xiàn)的牛頓圈的現(xiàn)象中確定光是周期性的．

綜上所述，這一時(shí)期中，在以牛頓為代表的微粒說(shuō)占統(tǒng)治地位的同時(shí)，由于相繼發(fā)現(xiàn)了干涉、衍射和偏振等光的波動(dòng)現(xiàn)象，以惠更斯為代表的波動(dòng)說(shuō)也初步提出來(lái)了，因而這個(gè)時(shí)期也可以說(shuō)是幾何光學(xué)向波動(dòng)光學(xué)過(guò)渡的時(shí)期，是人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)逐步深化的時(shí)期．

光的理論在十八世紀(jì)實(shí)際上沒(méi)有什么進(jìn)展．大多數(shù)科學(xué)家采納了光的微粒學(xué)說(shuō)。波動(dòng)光學(xué)時(shí)期

1801年楊氏最先用干涉原理令人滿意地解釋了白光照射下薄膜顏色的由來(lái)和用雙縫顯示了光的干涉現(xiàn)象，并第一次成功地測(cè)定了光的波長(zhǎng)。1815年菲涅耳用楊氏干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理，形成了人們所熟知的惠更斯—菲涅耳原理．運(yùn)用這個(gè)原理不僅圓滿地解釋光在均勻的各向同性介質(zhì)中的直線傳播，而且還能解釋光通過(guò)障礙物時(shí)所發(fā)生的衍射現(xiàn)象，因此它成為波動(dòng)光學(xué)的一個(gè)重要原理。

1808年馬呂斯發(fā)現(xiàn)光在兩種介質(zhì)表面上反射時(shí)的偏振現(xiàn)象，隨后菲涅耳和阿喇果對(duì)光的偏振現(xiàn)象和偏振光的干涉進(jìn)行了研究。為了解釋這些現(xiàn)象，楊氏在1817年提出了光波和弦中傳播的波相仿的假設(shè)，認(rèn)為它是一種橫波．菲涅耳進(jìn)一步完善了這一觀點(diǎn)并導(dǎo)出了菲涅耳公式．至此，光的彈性波動(dòng)理論既能說(shuō)明光的直線傳播也能解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象并且橫波的假設(shè)又可解釋光的偏振現(xiàn)象．看來(lái)似乎十分圓滿了。但這時(shí)仍把光的波動(dòng)看作是“絕對(duì)以太”中的機(jī)械彈性波動(dòng)，至于“絕對(duì)以太”究竟是怎樣的物質(zhì)，盡管人們賦予它許多附加的性質(zhì)，仍難自圓其說(shuō)。這樣，光的彈性波理論存在的問(wèn)題也就暴露出來(lái)了。光的電磁理論1845年法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動(dòng)面在強(qiáng)磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)，揭示了光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，1856年韋伯做的電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度即300000000米／秒．從這些發(fā)現(xiàn)中，人們得到了啟示，即在研究光學(xué)現(xiàn)象時(shí)，必須和其它物理現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)考慮。

麥克斯韋在1865年指出，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的改變不會(huì)局限在空間的某一部分，而是以數(shù)值等于電荷的靜電單位與電磁單位的比值的速度傳播的，即電磁波以光速傳播，這說(shuō)明光是一