——换个视角看光学发展.ppt

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1、——换个视角看光学发展中法班见微知著源起运动绝对的，万物在变化中发展，这便是“易”中国古人认为“生生之谓易”，并赞美“易”的理论是“易与天地准，故能弥纶天地之道”。面对易的世界我们如何拨云见日——洞察力是以人们推崇“上揆天道，下察民情，酌古准今，见微知著”诺贝尔物理学奖1901年首次颁发以来，一直受到物理学工作者的极大重视。对诺贝尔物理学奖的研究有属于编年史研究；有侧重于分析诺贝尔奖获奖者的年龄结构、国籍或研究领域；也有注重介绍获奖者贡献等。很少有人从物理学某个分支学科的角度对诺贝尔奖的历史进行分析和讨论概述光学是一门

2、既古老又年轻的学科，是物理学中一个重要的分支。通过分析100多年来的诺贝尔物理学奖我们发现：与光学直接或间接相关的获奖成果有40多项。这些获奖的光学研究工作对于物理学的发展起到了非常重要的作用。特别值得一提的是无论是相对论还是量子力学的建立，都与光学的发展密切相关。例如：相对论的基本假定之一就是光速不变原理；而量子力学的建立则是从对黑体辐射（普朗克）、氢原子的光谱结构（玻尔）以及光电效应（爱因斯坦）的讨论开始的。1百年诺贝尔奖光学部分100多年来，光学的研究大多与光的相干性、量子性和非线性这三个范畴有关。纵观与光学相关

3、的诺贝尔物理学奖可以发现：99%的获奖工作集中在光的相干性和量子性（其中，有关光的量子性的研究近70%）。表1列出了诺贝尔物理学奖中与光学直接或间接相关的获奖工作、获奖者姓名、获奖年份及所属范畴（表中的内容除第五列（范畴）外全部摘自诺贝尔奖委员会的文件。2诺贝尔奖与光学的发展从上述诺贝尔物理奖光学部分简表中可以看出，19世纪以来，光学的发展有以下几方面的特点：1）有关相干性的研究工作发展较早，获奖较少，基础性强2）有关光的量子性的研究发展迅速，获奖较多，理论和实践并行3）有关光的非线性的研究处于发展时期，尚未成熟，但有

4、获奖潜力4）激光在光学研究中起着重要作用，光学与其他学科紧密结合，相互促进，共同发展1）有关相干性的研究从17世纪起，人们逐步认识到光的波动性（相干性）。到19世纪初，研究者们已经发现了光的干涉、衍射、偏振等现象，确证了光是电磁波。到了19世纪中后期，麦克斯韦建立起了完整的电磁理论，人们对光的相干性已经有了相当深刻的认识，初步的波动光学体系己经形成，许多基本的理论和实验方面的问题都已解决。由于有关相干性的研究很大一部分是在20世纪之前完成的，那时还没有设立诺贝尔奖。因此，诺贝尔奖中因光的相干性研究而获奖的数目较少。20

5、世纪初，诺贝尔奖刚刚设立，第一项得奖的工作就是关于X射线的发现。此后仍有几次获奖是有关X射线的工作，如关于晶体的X射线衍射（1914，1915）以及X射线衍射标识谱（1917）的研究，因就其本质来说，这些工作更接近光的相干性范畴。此后，有关相干性方面的研究继续发展，有不少工作获得了诺贝尔物理学奖。其中最具代表性的工作就是相衬理论的提出（泽尼克，1953年获奖），以及全息术的发明（伽博，1971年获奖）。这些获奖的工作大多是应用型的。而全息术也是迄今为止诺贝尔物理学奖中最后一次因光的纯相干性工作而获奖的项目。Lippma

6、nn'sandGabor'sRevolutionaryApproachtoImagingAmongtheNobelPrizesinPhysics,twoscientistshavebeenhonoredfortheirremarkablemethodstorecordandpresentimages:GabrielLippmann,awardedin1908"forhismethodofreproducingcoloursphotographicallybasedonthephenomenonofinterferenc

7、e,"andDennisGabor,awardedin1971,"forhisinventionanddevelopmentoftheholographicmethod."Bothmethodshadthesame-goalofcarryingimagereproductionfurtherinawaythatwasquitedifferentfromotherearlierattemptsmadeforthesamepurpose.Toachievethis,LippmannandGaborchosearevolut

8、ionaryapproachtofundamentalphysicsinsteadoffollowinganevolutionaryprogressinengineering.1908年诺贝尔奖得主加普里艾尔·李普曼与诺贝尔奖得主1971年伽博所做发明都对照相术的提高做出了杰出贡献，他们途径虽然不同但都是应用了光的相干性，可谓殊途