几何光学的基本定律11

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1、《印刷应用光学》授课班级：印刷工程08级授课学时：34学时主讲教师：詹仪绪论光学发展简史一、萌芽时期世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德（公元前330～275年），差一百多年。墨翟（公元前468～376年）从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照，物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的大小；第六、七、八条，分别叙述

2、了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃泡具有放大性能。阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于界面。沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述

3、了凹面镜、凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望远镜的可能性。沈括（1031～1095年）培根（1214～1294年）阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。特点：只对光有些初步认识，得出一些零碎结论，没有形成系统理论。二、几何光学时期斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律这一时期建立了反射定律和折射定律，奠定了几何光学基础。李普塞（1587～1619）在1608年发明了第一架望远镜。延森（1588～1632）和冯特纳（1580～1656）最早制作了复合显微镜。1610年，伽利略用自己制

4、造的望远镜观察星体，发现了木星的卫星。几何光学发展最为迅速，荷兰数学家斯涅尔发现的准确的折射定律对于光学仪器的设计和改进具有重要意义！为研究整个光学系统提供了计算的可能。三、波动光学时期1865年，麦克斯韦提出，光波就是一种电磁波1801年，托马斯·杨做出了光的双缝干涉实验托马斯·杨惠更斯牛顿1808年，马吕发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。1815年，菲涅耳提出了惠更斯——菲涅耳原理通过以上研究，人们确信光是一种波动。1845年，法拉弟发现了光的振动面在强磁场中的旋转，揭示了光现象和电磁现象的内在联系。四、量子光学时期光的电磁理论不能解释黑体辐射能量按波长的分布和1887年赫兹发

5、现的光电效应1900年普朗克提出辐射的量子理论1905年爱因斯坦提出光量子假说；1923年康普顿和吴有训用实验证实了光的量子性。至此，人们认识到光具有波粒二象性。爱因斯坦五、现代光学时期1960年，梅曼制成了红宝石激光器，激发的问世，使古老的光学焕发了青春，光学与许多科学技术领域相互渗透，相互结合，派生出许多崭新的分支。主要包括：激光、全息照相术、光学纤维、红外技术。激发、原子能、半导体、电子计算机被称作当代四大光明。[美]机载激光系统近年又产生了付立叶光学和非线性光学。付立叶光学：将数学中的付立叶变换和通讯中的线性系统理论引入光学。光学的应用领域越来越广泛工业：显微镜、汽车车身的检测、

6、机器人视觉、材料金相结构等等车身模型数字化系统农业：收割、除草、叶面与果实的检测叶面积仪军事：望远镜、夜视仪、导弹制导、激光测距、无人驾驶侦探机、平视显示器等等红外侦察激光制导潜望镜红外雷达和平视显示器医学：CT、胃镜、虹膜检测、生物检测通信：光缆通讯航天：资源勘探、星际探索哈勃号太空望远镜是被送入轨道的口径最大的望远镜。总长12.8米，镜筒直径4.28米，主镜直径2.4米，连外壳孔径则为3米，全重11.5吨日用：扫描仪、光碟、照相机哈勃太空望远镜“哈勃”太空望远镜拍摄的狮子座“NGC3370”螺旋星系的照片哈勃望远镜2002年5月到12月拍摄到的太空神秘发光星体图片人们还在不断研究光的

7、应用领域宇宙1号太阳帆宇宙1号的太阳帆面积为530.93平方米，由光压获得的推力为255克。如果太阳帆的直径增至300米，其面积则为70686平方米，由光压获得的推力即为0.034吨。根据理论计算，这一推力可使重约0.5吨的航天器在200多天内飞抵火星应该指出的是，人们对光的认识还远未完结，对光的本性、传播规律以及光与物质相互作用的研究还在不断继续。第一章几何光学的基本原理在工农业、科学技术以及人类生活的各个领域，使用着种类繁多