現(xiàn)代光學(xué)工程-緒論課件

1、現(xiàn)代光學(xué)工程,光學(xué)發(fā)展回顧,鉆石和光,飛秒激光束,顯微目鏡,折射率 變化,XYZ 臺,墨子對光學(xué)很有研究，對于光的直線傳播、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)實驗，他在堂屋朝陽的地方，讓一個人對著小孔站在屋外，在陽光的照射下，屋內(nèi)相對的墻上出現(xiàn)倒立人像。墨子通過小孔成像的光學(xué)實驗，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)說上、經(jīng)說下及大取、小取六篇，專說名辯和時間、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),南宋程大昌 演繁露中記載到：“凡雨初霽，或露之未晞，余點綴于草木枝

2、葉之末，欲墜不墜，則皆聚為圓點，光瑩可喜。日光入之，五色俱足，閃爍不定。是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也?！?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 笛卡兒 1638年，提出一種無所不在的“以太”假說，拒絕接受超距作用的解釋，堅持認(rèn)為力只能通過物質(zhì)粒子和與之緊鄰的粒子相接觸來傳播，把熱和光看成是以太中瞬時傳播的壓力。屈光學(xué)中提出光的粒子假說，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 牛頓,1704年，光學(xué)一書出版

3、。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)開始成為科學(xué). 牛頓則持光的微粒說，他認(rèn)為波動說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)動的微粒子、微粒子流沖擊視網(wǎng)膜就引起視覺。它也能解釋光的折射與反射，甚至經(jīng)過修改也能解釋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-,粒子光學(xué)：,惠更斯在1690年出版的光論一書中正式提出了光的波動說，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，菲涅耳對惠更斯的光學(xué)理論作了發(fā)

4、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，完成了光的波動說的全部理論。,胡克是光的波動說支持者。1665年，胡克提出了光的波動說，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。,波動光學(xué),楊氏（T.Young 1773-1829)楊氏干涉實驗為波動光學(xué)的復(fù)興作出了開創(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，并第一個近似地測定了七種顏色的光的波長，從而完全確認(rèn)了光的周期性，為光的波動理論找到了又一個強(qiáng)有力的證據(jù)。,菲涅耳(17881827) ；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

5、釋了衍射現(xiàn)象，完成了光的波動說的全部理論,法拉第 (1817-1867),法拉第由于對電磁學(xué)作出的貢獻(xiàn)而成為19世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一 。,麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的一次大綜合。,麥克斯韋 (1831-1879),對于光波的進(jìn)一步認(rèn)識電磁波：,赫茲用實驗證實了電磁波的存在，赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預(yù)測的一樣，電磁波傳播的速度等于光速。1889年在一次著名的演說中，赫茲明確的指出，光是一種電

6、磁現(xiàn)象。,赫茲 (1857-1894),近代和現(xiàn)代光學(xué)：,光譜學(xué),基爾霍夫 （G. R. Kirchhoff,18241887）,本生 R. W. Bunsen(18111899 ),1815年，夫瑯和費(fèi)(J.V.Fraunhofer,17871826)開始用分光鏡研究太陽光譜中的暗線。,量子光學(xué),薛定諤 Erwin Schrdinger1887-1961,尼爾斯玻爾 Niels Bohr1885-1962,普朗克 Max Karl Ernst Ludwig Planck1858-1947,愛因斯坦 (1879-1955),非線性光學(xué),1958年，貝爾實驗室的ArthurSchawlow和哥倫比亞大學(xué)的CharlesTownes發(fā)表了“紅外線和光激射器”這篇論文為后來激光技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展開辟了道路，1960年，休斯頓航空公司的TheodoreMalman用人造紅寶石制造了一個激光器。,20世紀(jì)60年代，非線性光學(xué),光子學(xué)（Photonics）：是以光子作為信息載體的一門系統(tǒng)性科學(xué),研究光子與物質(zhì)相互作用、光子的本質(zhì)，以及光子的產(chǎn)生、傳播、探測等微觀機(jī)制。,光子學(xué)器件 光通信 光存儲 光信息處理和計算,幾何光學(xué) 物理光學(xué)（波動光學(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)的研究內(nèi)容,本課程學(xué)習(xí)