物理光学与应用光学导论

1、光I. I. 光学的研究对象和特点光学的研究对象和特点II.II. 光的本性的历史研究光的本性的历史研究III.III. 现代光学现代光学IV.IV. 光子学光子学光学的研究对象和特点光学的研究对象和特点I. I. 费马定理费马定理 透明均匀介质中传播透明均匀介质中传播: :反射反射 折射折射 直线直线II.II. 干涉干涉 衍射衍射 偏振偏振 III.III. 介质对光的吸收介质对光的吸收 色散色散 散射散射 光的量子性光的量子性光子光子光的本性光的本性 17世纪世纪Refracting Telescope 折射望远镜折射望远镜Galilean Telescope 伽利略望远镜伽利略望远镜K

2、eplerian Telescope 开普勒望远镜开普勒望远镜光的本性光的本性 17世纪世纪Willebrord Snell 威理博威理博司乃耳司乃耳 光的折射定律光的折射定律Ren Descartes 勒内勒内 笛卡儿笛卡儿光的本性光的本性 17世纪世纪Isaac Newton伊萨克伊萨克 牛顿牛顿白光的三棱镜色散实验白光的三棱镜色散实验反射型望远镜的研制反射型望远镜的研制牛顿环牛顿环光的粒子学说光的粒子学说 (Particle Theory)(Particle Theory)光的本性光的本性 17世纪世纪Christiaan Huygens克里斯蒂安克里斯蒂安惠更斯惠更斯光的波动学说光的波

3、动学说 ( (Wave Theory) )惠更斯原理惠更斯原理晶体双折射效应晶体双折射效应光的本性光的本性 19世纪世纪Thomas Young 托马斯托马斯 杨杨杨氏双缝实验杨氏双缝实验干涉原理干涉原理生理光学生理光学 (Physiological Optics)创始人创始人光的本性光的本性 19世纪世纪Augustin-Jean Fresnel 奥古斯丁奥古斯丁让让菲涅菲涅耳耳双棱镜干涉实验双棱镜干涉实验惠更斯惠更斯- -菲涅尔原理菲涅尔原理菲涅尔衍射菲涅尔衍射菲涅尔方程菲涅尔方程- -诠释反射诠释反射与折射现象与折射现象光的本性光的本性 19世纪世纪James Clerk Maxwell

4、詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麦克斯韦麦克斯韦光的电磁学说tEJBtBEBE00000光的本性光的本性 19世纪世纪 Albert Abraham Michelson阿尔伯特阿尔伯特亚伯拉罕亚伯拉罕迈克耳孙迈克耳孙迈克耳孙迈克耳孙- -莫雷实验：莫雷实验：以太的不存在以太的不存在光学干涉仪光学干涉仪光速的测量光速的测量光的本性光的本性 20世纪世纪 Albert Einstein阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦光电效应光电效应光子光子光量子化光量子化光的波粒二象性光的波粒二象性相对论原理相对论原理现代光学现代光学 激光激光 LASERLight Amplification by Stimulated

5、 Emission of RadiationCharles Hard Townes查尔斯查尔斯哈德哈德汤斯汤斯现代光学现代光学 激光激光Theodore Harold Maiman梅曼梅曼世界上第一台世界上第一台 红宝石激光器红宝石激光器现代光学现代光学 信息光学信息光学 数学、电子学、通信、激光数学、电子学、通信、激光非线性光学非线性光学 激光科学技术激光科学技术 超快光谱学超快光谱学 皮秒、飞秒、阿秒超短脉冲皮秒、飞秒、阿秒超短脉冲导波光学导波光学 高锟，诺贝尔物理学奖，光纤通信高锟，诺贝尔物理学奖，光纤通信 。光子学光子学Photonics阐述光子与物质相互作用中涉及的能量交阐述光子与物

6、质相互作用中涉及的能量交换，而获得物质的微观信息的研究与应用换，而获得物质的微观信息的研究与应用.光量子信息科学光量子信息科学-量子计算量子计算机、量子通信、量子加密机、量子通信、量子加密量子通信：量子通信：利用了光子等粒子的量子利用了光子等粒子的量子纠缠原理实现信息的安全、纠缠原理实现信息的安全、完整的传递。完整的传递。光子学光子学生物医学生物医学 太赫兹光子学太赫兹光子学 (Terahertz Photonics)光子学光子学生物传感生物传感 太赫兹光子太赫兹光子 光子学光子学光子晶体光纤光子晶体光纤 (Photonic Crystal Fiber)陨石陨石- -俄罗斯俄罗斯日冕雨NASA的太阳动力学天文台极紫外仪拍摄，观测时每12秒形成一帧图像，视频播放的速度为每30秒一帧，拍摄时 间为美国东部时间2012年7月19日。好奇号获得岩石样本好奇号获得岩石样本Example of a Spectrum from Curiositys ChemCam InstrumentThis image provides an example of the type of data collected by the Chemistry and Camera (ChemCam) instrument on the MarsNASA超