現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展與應(yīng)用1

現(xiàn)代光學(xué)發(fā)展和應(yīng)用報(bào)告人：舉辦單位：舉辦時(shí)間：聯(lián)合國宣布2015年為“國際光年”。聯(lián)合國教科文組織于2015年初正式啟動(dòng)“光和光基技術(shù)國際年”（國際光年），以提高公眾對如何運(yùn)用光科學(xué)、光學(xué)和光基技術(shù)解決能源、農(nóng)業(yè)等全球性挑戰(zhàn)的認(rèn)識。引言：光電學(xué)科與諾貝爾獎(jiǎng)2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國華裔科學(xué)家高錕以及美國科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯。高錕：“光纖之父”，香港中文大學(xué)第3任校長，在光纖通訊領(lǐng)域取得了突破性成就

威拉德·博伊爾和喬治·史密斯

:電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器的發(fā)明者。光通信光傳感2014年10月7日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予日本科學(xué)家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學(xué)家中村修二，以表彰他們發(fā)明藍(lán)色發(fā)光二極管（LED），并因此帶來新型的節(jié)能光源。利用藍(lán)光二極管可通過激發(fā)熒光粉產(chǎn)生白光。白光LED可顯著延長燈的壽命，且節(jié)能環(huán)保，是照明領(lǐng)域的一場革命。引言：光電學(xué)科與諾貝爾獎(jiǎng)光照明引言：光電學(xué)科與諾貝爾獎(jiǎng)眾多光領(lǐng)域的科學(xué)家成為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。普朗克居里洛倫茲愛因斯坦郎之萬德拜布喇格狄拉克康普頓德布羅意玻恩玻爾薛定諤泡利海森伯工業(yè)時(shí)代信息時(shí)代信息科學(xué)信息技術(shù)20世紀(jì)：電子學(xué)和電子技術(shù)21世紀(jì)：光子學(xué)和光子技術(shù)光子信息技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類科學(xué)技術(shù)的革命，其主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)最大產(chǎn)業(yè)；引言：光信息技術(shù)推動(dòng)人類邁向信息時(shí)代美國商務(wù)部指出：“誰在光電產(chǎn)業(yè)方面取得主動(dòng)權(quán)，誰就將在21世紀(jì)尖端科技較量中奪魁”。5萬億規(guī)模10%年增長率21世紀(jì)最大產(chǎn)業(yè)光電產(chǎn)業(yè)光電照明光電通信光電顯示太陽能光伏1.光是什么？光是一種電磁波，它攜帶能量和信息，具有波粒二象性。2.光傳播特點(diǎn)？（1）光的直線傳播月球擋住了太陽光，影子恰好落到地球上。2.光傳播特點(diǎn)？（2）光的反射哈哈鏡反射成像失真2.光傳播特點(diǎn)？（3）光的折射光的折射2.光傳播特點(diǎn)？（4）光的干涉兩束相干光疊加引起光強(qiáng)度重新分布，形成明暗相間的條紋。干涉現(xiàn)象2.光傳播特點(diǎn)？（5）光的衍射當(dāng)光遇到障礙物，光線偏離直線傳播的現(xiàn)象。透過絲巾的光望遠(yuǎn)鏡看星星佛光2.光傳播特點(diǎn)？（6）光的偏振光是橫波，垂直于傳播方向平面內(nèi)的各種振動(dòng)狀態(tài)稱為光的偏振態(tài)。2.光傳播特點(diǎn)？（7）光的吸收光吸收：光的能量被其他物體所吸收的過程。變色太陽鏡：在室外時(shí)鏡片吸收紫外線后顏色變深；當(dāng)回到暗處時(shí)發(fā)生逆反應(yīng)，又恢復(fù)到完全透明的狀態(tài)，能方便地在室內(nèi)室外狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。2.光傳播特點(diǎn)？（8）光的色散光在介質(zhì)中的傳播速度隨波長變化的現(xiàn)象。2.光傳播特點(diǎn)？（9）光的散射媒質(zhì)的不均勻使一些光線朝四面八方射出的現(xiàn)象。2.光傳播特點(diǎn)？（10）光的量子性愛因斯坦提出：光輻射的能量是“量子化”的，一份能量的最小單元，稱為“光量子”，簡稱“光子”。光子在空間中位置不確定光子空間運(yùn)動(dòng)軌跡不確定A—B之間存在“幽靈般”的超距作用！光的量子性2.光傳播特點(diǎn)？（11）光的速度3.光的應(yīng)用？（1）光通訊光纖通訊光量子通訊光纖通信——構(gòu)成信息高速公路的神經(jīng)元！光纖通信——構(gòu)成信息高速公路的神經(jīng)元！3.光的應(yīng)用？（2）光照明LED—即發(fā)光二極管:具有效率高、壽命長、不易破損、反應(yīng)速度快、可靠性高等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點(diǎn)。1801年，英國的HumphreyDavy發(fā)明了電弧燈，電燈先驅(qū)。1857年，法國的A.E.Becquerel提出了熒光照明的理論。1879年，愛迪生、白熾燈，歷史上第一只真正的電燈。1927年，HansSpanner申請了第一盞日光燈的專利。1993年，中村修二制作了第一顆藍(lán)光LED，開啟了人類半導(dǎo)體照明史。全球光照明發(fā)達(dá)國家照明用電占總發(fā)電量的20%；發(fā)展中國家占10-15％；欠發(fā)達(dá)國家一般在5%。我國照明用電占總發(fā)電量的12％左右。光電照明——造就了北京奧運(yùn)會(huì)開幕式的唯美大氣！千人擊缶奧運(yùn)畫卷夜空中的奧運(yùn)五環(huán)和平鴿3.光的應(yīng)用？（3）光顯示液晶顯示：利用液晶的雙折射性質(zhì)實(shí)現(xiàn)顯示。已成為顯示主流技術(shù)。激光顯示：利用激光作為光源，顯示色彩鮮明，亮度高，光源壽命長，容易實(shí)現(xiàn)大屏幕顯示水立方滾動(dòng)屏幕光電顯示——展現(xiàn)了獨(dú)特魅力！環(huán)形屏幕轉(zhuǎn)播屏幕柔性顯示（有機(jī)發(fā)光）頭戴式顯示（虛擬現(xiàn)實(shí)）投影影像顯示（三維投影）新型光顯示技術(shù)谷歌投資的MagicLeap裸眼3D顯示谷歌投資的MagicLeap裸眼3D顯示3.光的應(yīng)用？（4）激光加工激光加工是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，引起材料的變化，目前是激光應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域。3D激光打印激光！3.光的應(yīng)用？（5）利用光尋找新能源核聚變氫彈、太陽能量巨大條件苛刻高溫，高壓能量釋放太猛列如何誘發(fā)?怎么控制？？用激光照射核燃料使之發(fā)生核聚變反應(yīng)可控聚變能電站氘大量存在于海水的重水之中提供5000萬年之久的能源！太陽能光伏——新能源的卓越代表！3.光的應(yīng)用？（6）光在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用需要研制大孔徑的觀察相機(jī)空間對地觀察我國空間對地觀測的能力還很落后衛(wèi)星觀察下的長沙學(xué)院教學(xué)樓摘自GoogleEarth03年伊拉克戰(zhàn)爭前，美國的對地觀測能觀察到巴格達(dá)街頭攤位上的蘋果空間激光通訊用激光束作為信息載體進(jìn)行空間通信。

激光VS微波頻帶寬高度相干性空間定向性優(yōu)勢通信容量大保密性高功耗小體積小，重量輕

大型望遠(yuǎn)鏡太空光學(xué)望遠(yuǎn)鏡哈勃望遠(yuǎn)鏡2.4m口徑可見光觀測分辨率：0.1角秒韋伯望遠(yuǎn)鏡分辨率：0.1角秒6.5m口徑紅外觀測2018年哈勃韋伯地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡凱克望遠(yuǎn)鏡10m口徑分