光學(xué)發(fā)展簡史論文

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1、齊　齊　哈　爾　大　學(xué)物理學(xué)史（課程論文）題　　目　光學(xué)發(fā)展簡史　學(xué)　　院　　　理學(xué)院　　專業(yè)班級　　　物理091　　　學(xué)生姓名　　　王瑩　指導(dǎo)教師　　劉艷芬　　E2011年11月18日2008年6月15日關(guān)鍵詞:光學(xué)、萌芽、幾何、波動、量子、現(xiàn)代光學(xué)簡介光是一種重要的自然現(xiàn)象，我們所以能夠看到客觀世界中五彩繽紛、瞬息萬變的景象，是因為眼睛接收物體發(fā)射、反射或散射的光。據(jù)統(tǒng)計，人類感官收到外部世界的總信息量中，至少有90％以上通過眼睛。光學(xué)是一門古老而又年輕的學(xué)科。其悠久的歷史幾乎和人類文明史本身一樣久遠；

2、近半個世紀(jì)以來它又以令人驚嘆的發(fā)展速度、奇跡般層出不窮的研究成果、以及所蘊含的巨大潛力和希望，使自己躋身于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿。在全面展開對光學(xué)基本知識的討論之前，讓我們簡短地回顧人類獲得今天的知識所走過的路程，以便對它的全貌有一概括的了解。盡管這種介紹只能是相當(dāng)粗糙而簡略的。它是物理學(xué)中最古老的一個基礎(chǔ)學(xué)科，也是當(dāng)前科學(xué)研究中最活躍的前沿陣地，具有強大的生命力和不可估量的前途。光學(xué)的發(fā)展過程是人類認識客觀世界的進程中一個重要的組成部分，是不斷揭露矛盾和克服矛盾、從不完全和不確切的認識總部走向較完善和較確切認

3、識的過程。它的不少規(guī)律和理論是直接從從歐美和生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的，也有相當(dāng)多的發(fā)現(xiàn)來自長期的系統(tǒng)的科學(xué)實驗。光學(xué)的發(fā)展為生產(chǎn)技術(shù)提供了許多精密、快速的實驗手段和重要的理論依據(jù)；而圣餐技術(shù)的發(fā)展，又反過來不斷向光學(xué)提出許多要求解決的新課題，并為進一步深入研究光學(xué)準(zhǔn)備了物質(zhì)條件。光學(xué)的發(fā)展大致可換分為5個時期：一、萌芽時期；二、幾何光學(xué)時期；三、波動光學(xué)時期；四、量子光學(xué)時期；五、現(xiàn)代光學(xué)時期。1.萌芽時期1.1中國光學(xué)萌芽及發(fā)展中國古代對光的認識是和生產(chǎn)、生活實踐緊密相連的。它起源于火的獲得和光源的利用，以光

4、學(xué)器具的發(fā)明、制造及應(yīng)用為前提條件。根據(jù)書籍記載，中國古代對光的認識大多集中在光的直線傳播、光的反射、大氣光學(xué)、成像理論等多個方面?！　?.1.1對光的直線傳播的認識早在春秋戰(zhàn)國時《墨經(jīng)》已記載了小孔成像的實驗：“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下，足蔽下光，故成景于上，首蔽上光，故成景于下……”。指出小孔成倒像的根本原因是光的“煦若射”，以“射”來比喻光線徑直向、疾速似箭遠及他處的特征動而準(zhǔn)確。宋代，沈括在《夢溪筆談》中描寫了他做過的一個實驗，在紙窗上開一個小孔，使窗外的飛鳶和塔的影子成像于室

5、內(nèi)的紙屏上，他發(fā)現(xiàn)：“若鳶飛空中，其影隨鳶而移，或中間為窗所束，則影與鳶遂相違，鳶東則影西，鳶西則影東，又如窗隙中樓塔之影，中間為窗所束，亦皆倒垂”。進一步用物動影移說明因光線的直進“為窗所束”而形成倒像?！　?.1.2光的反射和鏡的利用中國古代由于金屬冶煉技術(shù)的發(fā)展，銅鏡在公元前2000年夏初的齊家文化時期已經(jīng)出現(xiàn)。后來隨著技術(shù)的發(fā)展，古鏡制作技術(shù)逐漸提高，應(yīng)用范圍逐擴大，種類也逐漸增多，出現(xiàn)了各種平面鏡、凹面鏡和凸面鏡，甚至還制造出被國外稱為魔鏡的“透光鏡”。1956～1957年河南陜縣上村嶺1052號

6、虢國墓出土過春秋早期的一面陽燧(凹面鏡)，它直徑7.5厘米，凹面呈銀白色，打磨十分光潔，背面中心還有一高鼻紐以便攜帶，周圍是虎、鳥花紋。鏡的利用為光的反射的研究創(chuàng)造了良好的條件，使中國古代對光的反射現(xiàn)象和成像規(guī)律有較早的認識。這方面的記載也較多。關(guān)于平面鏡反射成像，《墨經(jīng)》中記載：“景迎日，說在轉(zhuǎn)”。說明人像投在迎向太陽的一邊，是因為日光經(jīng)過鏡子的反射而轉(zhuǎn)變了方向。這是對光的反射現(xiàn)象的一種客觀描寫。關(guān)于平面鏡組合成像，《莊子·天下篇》中記載：“鑒以鑒影，而鑒以有影，兩鑒相鑒重影無窮”。生動地描寫了光線在兩鏡

7、之間彼此往復(fù)反射，形成許許多多像的情景?！痘茨先f畢術(shù)》記載：“取大鏡高懸，置水盆于其下，則見四鄰矣”。其原理和現(xiàn)代的潛望鏡很類似。對凸面鏡成像的規(guī)律，在《墨經(jīng)》中有所敘述：“鑒團，景一，說在刑之大”。經(jīng)說中進一步解釋說：“鑒，鑒者近，則所鑒大，景亦大，其遠，所鑒小，景亦小，而必正”。它說明了凸面鏡只成一種像，物體總成一種縮小而正立的像，對凸面鏡成像規(guī)律作了細致描寫。關(guān)于凹面鏡，《墨經(jīng)》記載：“鑒洼，景一小而易，一大而正，說在中之外、內(nèi)”。說明當(dāng)時已認識到凹面鏡有一個“中”(指焦點和球心之間)。物在“中”之外

8、，得到比物體小而倒立的像，物在“中”之內(nèi)，得到的是比物體大而正立的像，這種觀察是細致而周密的?！痘茨献印ぬ煳挠?xùn)》記載：“陽燧見日則燃而為火'。這說明中國古代已認識到凹面鏡對光線有聚作用。《夢溪筆談》中也有記載：“陽燧，面洼，以一指迫而照之則正，漸遠則無所見，過此遂倒”。此處不僅述了凹面鏡成像的規(guī)律，還提出了測凹面鏡的焦距的一種粗略方法，發(fā)現(xiàn)成正像和倒像之間有個分界點?！秹粝P談》又說：“陽燧面洼，向日照之，光皆聚