光学的发展与应用.pdf

光学的发展与应用 光学的发展与应用 【前言】光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着 【前言】光学工程是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着 人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经 人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经 历了漫长而曲折的发展道路。在早期，主要是基于几何光学和波动 历了漫长而曲折的发展道路。在早期，主要是基于几何光学和波动 光学拓宽人的视觉能力，建立了 望远镜、显微镜、照相机、光 光学拓宽人的视觉能力，建立了 望远镜、显微镜、照相机、光 谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。它包含了许多重要 谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。它包含了许多重要 的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光电显示、光电子和光 的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光电显示、光电子和光 子技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变，而且推 子技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变，而且推 动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电 动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电 子产业。 子产业。 关键字：工程光学，应用，发展，仪器，技术 关键字：工程光学，应用，发展，仪器，技术 一、 工程光学的发展 一、 工程光学的发展 1. 几何光学时期 这一时期可 称为光学发展史上的转折点。在 1. 几何光学时期 这一时期可 称为光学发展史上的转折点。在 这个时期建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的 这个时期建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的 基础。同时为了 高人眼的观察能能力，人们发明了光学仪仪 基础。同时为了 高人眼的观察能能力，人们发明了光学仪仪 器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显 器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显 微镜的发明给生物学的研究 供了强有力的工具。 微镜的发明给生物学的研究 供了强有力的工具。 2. 波动光学时期 19 世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯 ·杨 2. 波动光学时期 19 世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯 ·杨 圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818 圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818 年 杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们 年 杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们 所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和 所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和 衍射现象，也能解释光的直线传播。 衍射现象，也能解释光的直线传播。 3. 量子光学时期 19 世纪末到20 世纪初，光学的研究深入到光 3. 量子光学时期 19 世纪末到20 世纪初，光学的研究深入到光 的发生、光和物质相互作用的围观机制中。光的电磁理论主要 的发生、光和物质相互作用的围观机制中。光的电磁理论主要 困难是不能解释光和物质相互作用的某些现象，例如，1887 困难是不能解释光和物质相互作用的某些现象，例如，1887 年赫兹发现的光电效应。 年赫兹发现的光电效应。 4. 现代光学时期 从20 世纪中叶起，随着新技术的出现，新的理 4. 现代光学时期 从20 世纪中叶起，随着新技术的出现，新的理 论也不断发展，已逐步形成了许多新的分支学科或边渊学科。 论也不断发展，已逐步形成了许多新的分支学科或边渊学科。 几何光学本来就是为设计各种光学仪器而发展起来的专门学 几何光学本来就是为设计各种光学仪器而发展起来的专门学 科，随着科学技术的进步，物理光学也越来越显示出它的威力， 科，随着科学技术的进步，物理光学也越来越显示出它的威力， 光谱在人类认识物质的微观结构(如原子结构、分子结构等) 光谱在人类认识物质的微观结构(如原子结构、分子结构等)