一、前 言

人從降生開始，光就伴隨其一生。宇宙的發(fā)展與光的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。光學(xué)的發(fā)展過程是人類認(rèn)識客觀世界進程中的一個重要組成部分，是不斷揭露矛盾和解決矛盾，逐漸從不確切認(rèn)知走向確切認(rèn)知的過程。

光學(xué)無處不在，太陽能的利用，藍(lán)光的發(fā)光，激光的焊接和切割，電影的放映，光纖通信，光合作用，X光的應(yīng)用和顯微鏡的應(yīng)用等等。光學(xué)儀器已在人們?nèi)粘Ｉ�活中起著無可替代的作用。列舉一個最熟悉的例子，我們每天都在使用的手機就使用了三十多項光學(xué)的技術(shù)：光學(xué)玻璃、激光切割光滑的玻璃表面、激光打標(biāo)、OLED 和液晶顯示、擋光版、背光照明、實現(xiàn)彩色的偏振片和濾光片、增加清晰度的增透膜、照相的鏡頭、成像的CCD、芯片的制造、光刻技術(shù)的應(yīng)用、通過光纖進行信息的傳輸、藍(lán)牙無線紅外通信、光纖傳感和投影等。

光學(xué)研究對自然科學(xué)的發(fā)展起到了非常大的促進作用。回看歷史，第一個諾貝爾物理學(xué)獎授予了倫琴，倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，揭開了20 世紀(jì)物理學(xué)的革命序幕，促進了現(xiàn)代物理學(xué)的誕生。2002年諾貝爾物理學(xué)獎仍然與X射線相關(guān)，授予了對天體物理有開創(chuàng)性貢獻(xiàn)的宇宙X射線源的發(fā)現(xiàn)，打開了宇宙新窗口。進入21世紀(jì)，多項諾貝爾獎授予了光學(xué)領(lǐng)域，2017年的諾貝爾物理學(xué)獎授予了引力波的探測研究，表彰獲獎?wù)邆儤?gòu)思和設(shè)計了干涉儀引力波天文臺，驗證了愛因斯坦的百年預(yù)言，為人類探索宇宙配上了“耳朵”。2014年的諾貝爾物理學(xué)獎授予了半導(dǎo)體照明研究，藍(lán)色發(fā)光二極管的發(fā)明使白光可以以新的方式被創(chuàng)造出來，人類可以擁有更加持久和高效的燈光替代光源，這也是與光學(xué)緊密相關(guān)的。2014年諾貝爾化學(xué)獎同樣授予了光學(xué)研究領(lǐng)域，因光學(xué)顯微成像技術(shù)的最高分辨率一直無法超過光波波長的一半，被認(rèn)為是光學(xué)顯微鏡理論上的分辨率極限，而獲獎?wù)邆儏s將超分辨熒光顯微技術(shù)的極限拓展到了納米量級，一百多年沒有人能夠突破的極限被三位科學(xué)家成功地繞過，使得透視生命體分子的運動成為可能。2009年，諾貝爾物理學(xué)獎被授予英國華裔科學(xué)家高錕及美國科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·史密斯。高錕在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”取得了突破性成就。博伊爾和史密斯發(fā)明了半導(dǎo)體成像器件—電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器，光纖通訊及CCD成像技術(shù)都與我們的日常生活息息相關(guān)。

 (a) 藍(lán)光LED; (b) LED

威廉·康拉德·倫琴和X光照片