《现代光学工程绪论》PPT课件

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1、现代光学工程光学发展回顾钻石和光飞秒激光束显微目镜折射率变化XYZ台墨子对光学很有研究，对于光的直线传播、光的反射和若干物影成像，进行了精彩的描述。   有一次，墨子进行光学实验，他在堂屋朝阳的地方，让一个人对着小孔站在屋外，在阳光的照射下，屋内相对的墙上出现倒立人像。墨子通过小孔成像的光学实验，阐述了光的直线传播原理，成为后代摄影技术的先声。墨子及其弟子的著作，统称为《墨子》。其中《经上》，《经下》、《经说上》、《经说下》及《大取》、《小取》六篇，专说名辩和时间、空间、物质结构、力学、光学、声学、代

2、数、几何等内容.光学发展：几何光学南宋程大昌《演繁露》中记载到：“凡雨初霁，或露之未晞，余点缀于草木枝叶之末，欲坠不坠，则皆聚为圆点，光莹可喜。日光入之，五色俱足，闪烁不定。是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也。”恩培多克勒（Empedocles公元前490-430）和欧几里得（Euclid,公元前300）关于光学的系统著作。法国笛卡儿1638年，提出一种无所不在的“以太”假说，拒绝接受超距作用的解释，坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播，把热和光看成是以太中瞬时传播的压力。《屈光

3、学》中提出光的粒子假说，并用以推出光的折射定律。斯涅耳（W.Snell,约1580-1626)、费马（P.Fermat,1601-1665)英国牛顿,1704年，《光学》一书出版。随着天文学、力学和光学的出现，物理学在十八世纪开始成为科学.牛顿则持光的微粒说，他认为波动说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射，甚至经过修改也能解释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。光的机械论认识--粒子光学：惠更斯在1690年出

4、版的《光论》一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基础上，他推导出光的反射和折射定律，圆满的解释了光速在光密介质中减小的原因，同时还解释了光进入冰洲石所产生的双折射现象，认为这是由于冰洲石分子微粒为椭圆形所致。后来，菲涅耳对惠更斯的光学理论作了发展和补充，创立了“惠更斯--菲涅耳原理”，才较好地解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论。胡克是光的波动说支持者。1665年，胡克提出了光的波动说，他认为光的传播与水波的传播相似。1672年胡克进一步提出光波是横波的概念。波动光学杨氏（

5、T.Young1773-1829)杨氏干涉实验为波动光学的复兴作出了开创性的工作。用干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色，并第一个近似地测定了七种颜色的光的波长，从而完全确认了光的周期性，为光的波动理论找到了又一个强有力的证据。菲涅耳(1788～1827)；菲涅耳以惠更斯原理和干涉原理为基础，用新的定量形式建立了以他们的姓氏命名的惠更斯－菲涅耳原理。解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论法拉第(1817-1867)法拉第由于对电磁学作出的贡献而成为19世纪最伟大的物理学家之一。麦克斯韦是继法拉第之后

6、，集电磁学大成的伟大科学家，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的一次大综合。麦克斯韦(1831-1879)对于光波的进一步认识—电磁波：赫兹用实验证实了电磁波的存在，赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样，电磁波传播的速度等于光速。1889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一种电磁现象。赫兹(1857-1894)近代和现代光学：光谱学基尔霍夫（G.R.Ki

7、rchhoff,1824～1887）本生R.W.Bunsen(1811－1899)1815年，夫琅和费(J.V.Fraunhofer,1787—1826)开始用分光镜研究太阳光谱中的暗线。量子光学薛定谔ErwinSchrödinger1887-1961海森伯WernerKarlHeisenberg1901-1976尼尔斯·玻尔NielsBohr1885-1962普朗克MaxKarlErnstLudwigPlanck1858-1947爱因斯坦(1879-1955)非线性光学1958年，贝尔实验室的Arth

8、urSchawlow和哥伦比亚大学的CharlesTownes发表了“红外线和光激射器”——这篇论文为后来激光技术和应用领域的发展开辟了道路，1960年，休斯顿航空公司的TheodoreMalman用人造红宝石制造了一个激光器。20世纪60年代，非线性光学…光子学（Photonics）：是以光子作为信息载体的一门系统性科学研究光子与物质相互作用、光子的本质，以及光子的产生、传播、探测等微观机制。光子学器件光通信光存储光信息处理和计算几何光学