绪论及第一章_光学

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1、国家精品课程国家“十一五”规划教材OPTICS光学绪论第一章山东大学信息学院光学系蔡履中主讲2007,9www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论绪绪论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.www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu

2、.cn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电磁波谱10－1410－1210－1010－810－610－410－21102λ(m)紫外线红外线γ射线X射线微波无线电波可见光紫蓝青绿黄橙红390500600760λ(nm)1nm=10-9mc=3.0×108m/snm－nanometerc=νλ14ν=7.7~3.9×10Hzwww.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论分类几何光学：光线概念、几何光学三定律为基础干涉波动

3、光学:衍射偏振连续波，以经典电磁理论为基础物理光学:λ/a→0过渡到几何光学量子光学:光子概念为基础；发射、吸收、激光、光与物质作用www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论二、光学发展简史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，记载了八条几何光学现象：光的直线传播、平面镜、凹面和凸面镜；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定律；1657年，费马（Fermat）原理.www.

4、optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论2.波动光学17世纪中叶开始发展17世纪：格里马耳、胡克、惠更斯《论光》；18世纪：牛顿思想占统治地位（1643－1727），1704年，《光学》；www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论19世纪前半叶：波动说重新崛起并通过斗争走向胜利.T.Young(1801-1803)A.J.Fresnel(1818)J.C.Maxwell1850傅科用旋转镜法测光速，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；麦克斯韦（Maxwell）以对称

5、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.www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论3.量子光学19世纪末—20世纪初黑体辐射、普朗克量子假说(1900)爱因斯坦光子假说（1905）二十年代，物质波概念（德布罗意,1924)波粒二象性.电子通过金属箔衍射证实.www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn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）真理往往掌握在年青人的手里：Young（杨氏实验)28岁，Fresn

6、el（菲涅尔衍射）26岁，Einstain1901年26岁，Newton1665－1667，23－25岁.www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn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www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论傅里叶光学及光学信息处理图像锐化www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论全

7、息学www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论全息学www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论激光www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论纤维光学及光通信www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论光通信—自由空间互连www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论集成光学与光计算机www.optics.sdu.edu.cnlzcai@sdu.edu.cn绪论四、学习要求1.掌握物理思想，物

8、理图像2.多观察、多思考