2022-2023学年高二物理竞赛课件：光学绪论

光学绪论绪论绪论

光学是一门古老而又年轻的学科。其悠久的历史几乎和人类文明史本身一样久远；近半个世纪以来，它又以令人炫目的发展速度、奇迹般层出不穷的研究成果以及所蕴含的巨大潜力和希望，使自己跻身于现代科学技术的前沿。在全面展开对光学基本知识的讨论之前，了解一下光学的概貌及发展过程将有所裨益，尽管这种介绍只能是相当粗糙而简略的。1-1-1/17绪论一、光学的研究范畴光现象：光的本性、传播、与物质的相互作用光是电磁波10－1410－1210－1010－810－610－410－21102λ(m)

射线X射线紫外线红外线微波无线电波紫蓝青绿黄橙红390500600760λ(nm)可见光c=3.0

108m/s1nm=10-9mnm－nanometer电磁波谱n=7.7~3.9×1014Hz1-1-2/17绪论1-1-3/17绪论分类几何光学：光线概念、几何光学三定律为基础

物理光学:干涉衍射偏振λ/a

→0过渡到几何光学波动光学:量子光学:连续波，以经典电磁理论为基础光子概念为基础；发射、吸收、激光、光与物质作用1-1-4/17绪论二、光学发展简史欧几里得（前三世纪）：反射定律；阿基米德：镜子烧坏船舰的传说；沈括《梦溪笔谈》：11世纪，光的直线传播、球面镜、月相；1621年，Snell（折射）定律；1657年，费马（Fermat）原理.1.几何光学三千年前，镜子的记载（《圣经》约前1200－前100年）；《墨经》：前四世纪，记载八条几何光学现象：光的直线传播、平面镜、凹面和凸面镜；1-1-5/17绪论18世纪：牛顿思想占统治地位（1643－1727），1704年，《光学》；17世纪中叶开始发展17世纪：格里马耳、胡克、惠更斯《论光》；2.波动光学1-1-6/17绪论麦克斯韦（Maxwell）以对称和谐的方程组形式集电磁波理论之大成后，波动说看来已达到尽善尽美的境界。19世纪前半叶：波动说重新崛起并通过斗争走向胜利T.YoungA.J.Fresnel1850傅科(J.Foucault)用旋转镜法测光速，确定光在水中的速度比在空气中小，宣告波动说对微粒说取得了决定性胜利；J.Maxwell1-1-7/17绪论二十年代，物质波概念（德布罗意,1924)电子通过金属箔衍射证实。

19世纪末—20世纪初3.量子光学黑体辐射、普朗克量子假说(1900)爱因斯坦光子假说（1905）波粒二象性1-1-8/17绪论

发展史说明：（1）发展是无限的，无终极真理；（2）发展过程是辨证的，否定之否定，正—反—合；（3）真理往往掌握在年轻人的手里：

Young（杨氏实验)28岁，Fresnel（菲涅尔衍射）26岁，

Einstain1901年26岁，Newton1665－1667，22－24岁。1-1-9/17绪论三、光学近代进展管窥

本世纪中叶开始：新思想、新方法、新技术、新材料。傅里叶光学、全息学、激光、纤维光学、薄膜光学、集成光学、光计算机。傅里叶光学及光学信息处理4-f空间滤波系统运动引起模糊消模糊1-1-10/17绪论图像锐化傅里叶光学及光学信息处理1-1-11/17绪论全息学1-1-12/17绪论1-1-13/17全息学绪论