光学发展史的五大阶段

光学发展史的五大阶段第一页，共十五页，2022年，8月28日

开普勒JohannesKepler(1571-1630)

德国天文学家。生于一个贫民家庭。1588年进入蒂宾根大学学习神学、数学和哲学，但对天文学发生了兴趣，在天文学家迈克尔(Michaelm，1550～1631)的指导下开始研究哥白尼的天文学。1594年担任格拉次大学数学教师。1598年迫于天主教徒的惩罚恫吓，离开家乡，逃到匈牙利。1600年来到布拉格，成为天文学家第谷·布拉赫(TyhoBrahe，1546～1601)的助手。第二页，共十五页，2022年，8月28日

开普勒JohannesKepler(1571-1630)

1601年第谷去世，开普勒继承了第谷的未竟事业。他利用第谷多年积累的观察资料，进行了仔细的分析研究，获得了惊人的成果。1609年，开普勒提出了行星运动的第一定律和第二定律，即“轨道定律”和“面积定律”，1618年又提出了行星运动第三定律，即“周期定律”。并在1627年完成了鲁道夫天文表，表中列出了1005颗恒星的位置。此外，他还创立了大气折射理论，并根据这一理论提出了天体望远镜的原理。他还于1604年9月30日观察到一颗超新星的爆发(我国明史上也有这颗星的记载)。开普勒的主要著作有《神秘的宇宙》等。开普勒一生过着贫苦的生活，完成了行星天文表后，虽然获得了“皇家数理家”的头衔，但宫廷却不发给俸禄，他不得不再从事星相术来挣钱糊口，死时一贫如洗。

第三页，共十五页，2022年，8月28日

斯涅耳willebrordSnell(1591-1626)

荷兰数学家及物理学家。1613年任莱顿大学教授。1617年最早用三角方法求经度的长度，因而可测地球的大小。1621年发现光的折射定律，也称斯涅耳定律，可惜末撰写论文发表，只是讲述此定律。第四页，共十五页，2022年，8月28日惠更斯ChristianHuygens(1629～1695)

荷兰物理学家、数学家、天文学家。生于海牙。1655年获法学博士学位。1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。在力学方面，惠更斯于1673年解决了物理摆的摆动中心问题；改进了用摆来控制的时钟，还发明了测微计。他最重要的贡献是建立了光的波动学说，打破了当时流行的光的微粒学说，并提出波面在媒质中传播的规律(惠更斯原理)。他首先发现了双折射光束的偏振性，并用波动观点作了解释。在天文学方面，他借助自己设计和制造的望远镜，于1665年发现了土星卫星—土卫六，以后又观察到土星环。他在数学方面的贡献也很大。著作全集共有22卷。第五页，共十五页，2022年，8月28日牛顿IsaacNewton(1642～1727)

英国物理学家、数学家、天文学家。1642年12月25日出生于英国林肯郡。1665年毕业于剑桥大学，并从1669年起在该校任教30年。1727年

3月20日在伦敦逝世。他是历史上最伟大的科学家之一，具有多方面的成就。在力学方面，提出了“力”、“质量”和“动量”的明确定义，并把它们与伽利略所提出的加速度联系起来，总结了机械运动的基本定律(牛顿运动定律)，从而创立了经典力学体系，这是人类对自然的认识的一次飞跃。在天文学方面，他总结出宇宙中普遍适用的万有引力定律，还于1671年创制了反射望远镜，观察了行星运动，解释了潮汐现象，预言地球了不是正球体，并由此说明了岁差现象等。在光学方面，主要致力于色散现象和光的本质研究，并于1666年通过三棱镜对日光的分析，发现了白光是由不同颜色的光构成，成为光谱分析的基础，并制作了牛顿色盘。1675年观察到光的一种干涉图样，称为牛顿环。他创立了光的“微粒说”，这在一定程度上反映了光的本性，并于1704年出版了《光学》一书。第六页，共十五页，2022年，8月28日

牛顿IsaacNewton(1642～1727)

在热学方面，牛顿于1701年发现了冷却定律。在数学方面，牛顿提出“流数法”（即今微分学）建立了二项式定理，并和莱布尼茨同时创立了微积分学，开辟了数学上的一个新纪元。1687年出版了科学名著《自然哲学的数学原理》，在这本书里，他用数学解释了哥白尼学说和天体运动的现象，阐明了运动三定律和万有引力定律等。牛顿哲学思想属于自发的唯物主义，但却形而上学地提出所谓绝对时间和绝对空间的观点，他还认为一切行星都是在某外来的“第一推动力”作用下，由静止开始运动的。晚年埋头编写以神学为题材的著作。牛顿的很多成就是在25岁前闲居故乡的两年中完成的（如发明微积分和二项式定理，用棱镜分析日光，思考万有引力定律等）。1668～1705年他以剑桥大学代表的身份当上了英国国会议员，1699年被任命为造币厂厂长。1703年起担任伦敦皇家学会会长（直到逝世），1705年被英国女皇授以爵士称号。逝世以后还以对国有功的伟人葬于威敏斯特教堂。牛顿终身未婚，在病笃时有句名言：“若我比别人更有远见，只因我站在巨人的肩上”。为了纪念他，力的国际制单位就以他的姓氏命名。第七页，共十五页，2022年，8月28日

杨氏ThomasYoung(1773～1829)

英国物理学家。1796年获哥丁根大学博士学位。1799年完成双缝干涉实验；1801年描述散光现象，提出了色觉理论公式。后任皇家研究院物理教授及皇家学会秘书。在生理学方面也有研究。第八页，共十五页，2022年，8月28日

菲涅耳AugustinJeanFresnel(1788～1827)

法国物理学家、数学家。1806年毕业于巴黎工科大学。1823年被选为巴黎科学院院士。1825年当选为伦敦皇家学会的委员。菲涅耳主要从事于光的本性的研究。他曾用自己设计的光的干涉实验，证实了光的波动性，提出了相干条件，他对惠更斯原理的内容进行了补充和推广，建立了惠更斯—菲涅耳原理。他在光的偏振及双折射现象方面也有一定的研究成果，1817年获得英国皇家学会的奖章。著有《光的衍射》一书。第九页，共十五页，2022年，8月28日马吕斯EtienneLouisMalus(1775～1812)

法国物理学家及军事工程师。毕业于军校并服务于陆军，任军官，并致力于光学研究。1810年他在第一篇论文中阐明了偏振光通过透明介质后其强度如何变化（即马吕斯定律），并对双折射理论有贡献。因此被选入法国科学院，并获伦敦皇家学会奖章。第十页，共十五页，2022年，8月28日爱因斯坦AlbertEinstein(1879～1955)

20世纪最伟大的理论物理学家。1879年

3月14日生于德国乌尔姆的一个德籍犹太人家庭。他少年时代就对自然科学，特别对数学感兴趣。1900年由苏黎世工业专门学校毕业后到伯尔尼专利局当一名低级职员。1909年后担任苏黎世大学、布拉格大学等校教授。1913年回到德国，被选为普鲁士科学院院士，并担任威廉物理研究所所长和柏林大学教授。1933年因受纳粹政权的迫害而迁居美国成为普林斯顿研究所的研究员。1940年加入美国籍。爱因斯坦对物理学的贡献极大。首先，他发展了普朗克的量子论，提出了光量子的概念，并用量子理论解释了光电效应、辐射过程和固体的比热等，得出了光电效应的爱因斯坦方程。他因此而获得1921年度的诺贝尔物理学奖。第十一页，共十五页，2022年，8月28日

爱因斯坦AlbertEinstein(1879～1955)

其次，他创立了相对论。1905年爱因斯坦在著名论文《论运动物体的电动力学》中，揭示了狭义相对论的基本理论，即相对性原理和光速不变原理。1916年又发表了《广义相对论原理》，包括广义相对性原理和等效原理。爱因斯坦相对论的建立是人类对自然认识过程的一个飞跃。相对论所预言的水星近日点的进动、恒星光谱线红移和经过太阳附近的光线弯曲三个效应，都已得到圆满的解释和证实。另外，1905年爱因斯坦在其《物体的惯性是否决定于它所含的能量》的论文中提出质量和能量是可以互相转换的，并给出著名的爱因斯坦质能关系式。这个公式成为人们研究释放原子核能的钥匙。此外，爱因斯坦还用原子论解释布朗运动。爱因斯坦的后半生致力于“统一场论”的研究，试图把电磁场和引力场统一起来，但未取得重大成果。爱因斯坦一生经历两次世界大战，他反对帝国主义战争，谴责日本帝国主义对中国的侵略。1939年8月2日曾写信给美国总统罗斯福，提醒他希特勒德国正致力于研究原子核能，制造毁灭性武器。于是罗斯福决心制造原子弹，耗资20亿美元，于1945年在新墨西哥州试验成功。爱因斯坦一生简朴，临危之时要求死后火化，不举行任何仪式。1955年4月18日逝世于普林斯顿。第十二页，共十五页，2022年，8月28日麦克斯韦JamesClerkMaxwell(1831～1879)

英国物理学家和数学家。毕业于剑桥大学。1856年任玛利亚学院的自然哲学讲座教授。1860年担任伦敦皇家学院物理学教授。1871年成为剑桥大学教授，创立著名的卡文迪许实验室，并成为第一任负责人。他还是伦敦皇家学会的会员。他在法拉第工作的基础上，总结了19世纪中叶以前对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁场基本方程（麦克斯韦方程组），并由此理论预言了电磁波的存在。不久，赫兹用实验证实了电磁波的存在，从而导致无线电通讯技术的发展。他还提出光的本性是电磁波的理论，并提出了光压现象的预言，后被俄国物理学家列别捷夫所证实。他还利用数学统计的方法，导出了气体分子运动的速率分布统计规律（麦克斯韦速率分布律）。此外，他对弹性理论、天文学和数学等都有很深入的研究。他一生写了大量著作，主要有：《电学和磁学论》、《热的理论》、《物质与运动》和《电研究》等。为纪念他的功绩，高斯单位制中磁通量的单位就以他的姓氏命名。第十三页，共十五页，2022年，8月28日普朗克MaxPlanck(1858～1947)

德国物理学家。先后在慕尼黑和柏林受大学教育，毕业后，在物理学家亥姆霍兹和基尔霍夫指导下，从事研究工作。1889年任柏林大学教授。1912年被选为普鲁士科学院院士。1926年被选为英国伦敦皇家学会外国会员。普朗克的主要成就是对黑体辐射的研究。1900年，他为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，在《正常光谱中能量分布律的理论》论文中提出了普朗克量子假说，并引进了一个表征微观现象量子特征的物理普适常数，即普朗克恒量。他从理论上导出了黑体辐射的能量按波长分布的公式，称为普朗克公式。普朗克的量子假说对现代物理学，特