光學(xué)是研究光(電磁波)的行為和性質(zhì),以及光和物質(zhì)相互作用的物理學(xué)科。傳統(tǒng)的光學(xué)只研究可見光,現(xiàn)代光學(xué)已擴(kuò)展到對全波段電磁波的研究。
Z 2V.3 (x;@%:3j$ 光是一種電磁波,在物理學(xué)中,電磁波由電動力學(xué)中的麥克斯韋方程組描述;同時,光具有波粒二象性,需要用量子力學(xué)表達(dá)。
iu=7O .SU8)T 光學(xué)的起源在西方很早就有光學(xué)知識的記載,歐幾里得(Euclid,公元前約330~260)的<反射光學(xué)>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯學(xué)者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)寫過一部<光學(xué)全書>,討論了許多光學(xué)的現(xiàn)象。
K0|FY=#2y "*e$aTZB\ 光學(xué)真正形成一門科學(xué),應(yīng)該從建立反射定律和折射定律的時代算起,這兩個定律奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。17世紀(jì),望遼鏡和
顯微鏡的應(yīng)用大大促進(jìn)了幾何光學(xué)的發(fā)展。
2} /aFR 0z6R'Kjy A 光的本性也是光學(xué)研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成,認(rèn)為這些微粒按力學(xué)規(guī)律沿直線飛行,因此光具有直線傳播的性質(zhì)。19世紀(jì)以前,微粒說比較盛行。但是,隨著光學(xué)研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)了許多不能用直進(jìn)性解釋的現(xiàn)象,例如乾涉、繞射等,用光的波動性就很容易解釋。於是光學(xué)的波動說又占了上風(fēng)。兩種學(xué)說的爭論構(gòu)成了光學(xué)發(fā)展史上的一根紅線。
V^bwXr4f ];[}:f 狹義來說,光學(xué)是關(guān)于光和視見的科學(xué),optics(光學(xué))這個詞,早期只用于跟眼睛和視見相聯(lián)系的事物。而今天,常說的光學(xué)是廣義的,是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內(nèi)的,關(guān)于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示,以及跟物質(zhì)相互作用的科學(xué)。光學(xué)是物理學(xué)的一個重要組成部分,也是與其他應(yīng)用技術(shù)緊密相關(guān)的學(xué)科。
7x|9n g}k`o!q 光學(xué)是一門有悠久歷史的學(xué)科,它的發(fā)展史可追溯到2000多年前。
E Nhl&J vc;$-v$& 人類對光的研究,最初主要是試圖回答“人怎么能看見周圍的物體?”之類問題。約在公元前400多年(先秦的代),中國的《墨經(jīng)》中記錄了世界上最早的光學(xué)知識。它有八條關(guān)于光學(xué)的記載,敘述影的定義和生成,光的直線傳播性和針孔成像,并且以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈淖钟懻摿嗽谄矫骁R、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關(guān)系。
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自《墨經(jīng))開始,公元11世紀(jì)阿拉伯人伊本·海賽木發(fā)明
透鏡;公元1590年到17世紀(jì)初,詹森和李普希同時獨(dú)立地發(fā)明顯微鏡;一直到17世紀(jì)上半葉,才由斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結(jié)果,歸結(jié)為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。
On9A U:\ FpmM63$VN[ 1665年,牛頓進(jìn)行太陽光的實驗,它把太陽光分解成簡單的組成部分,這些成分形成一個顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特征,各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。
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