文档介绍：第四章光的本性是什么? 这50年的沉思,并没有使我更接近于什么是光量子“光子”这个问题的解决。——爱因斯坦 1955 年临终前不久的话版权所有复制必究高等教育出版社人类对光学的研究早在两三千年前就初见端倪。《墨经》中的光学在《墨经》中还记载了丰富的几何光学知识。墨子在当时就已知道光是沿直线传播的。墨子和他的学生做了世界上最早的“小孔成像”实验,并对实验结果做出了精辟的见解。在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就会出现一个倒立的人影。为什么会这样呢? 《墨经》中写道: “景光之人煦若射,下者之入也高,高者之入也下。”这句话的意思是:因为光线像射箭一样,是直线行进的。人体下部挡住直射过来的光线,射过小孔,成影在上边;人体上部挡住直射过来的光线,穿过小孔,成影在下边,就成倒立的影。这是对光沿直线传播的第一次科学解释。《墨经》中还利用光的直线传播原理解释了物体和投影的关系。墨家认为,光被遮挡就产生投影,物体的投影并不会跟随物体一起移动。飞翔的鸟儿,它的影子仿佛也在飞动着。实际上并不然。墨家指出飞鸟遮住了直线前进的光线,形成了影子。一瞬间后,飞鸟移动了位置,原来光线照不到的地方, 现在照到了,旧影就消失了,而在新的地方,出现了新的影子。这就是说,鸟在飞翔中,它的影子并不跟着移动,而是新旧投影不断更新。在两千多年前,能这样深入细致的研究光的性质,解释影的动和不动的关系,是非常不容易的。古希腊和我国春秋时期在光学现象的观察和研究就有相当成就。在我国较为系统的论著可见北宋时期沈括的《梦溪笔谈》。光学学科的形成是从 17世纪开始的。春秋虎鸟阳燧,现藏于中国历史博物馆。宋阳燧镜。宽为 9cm ,带柄长 17cm 。阳燧面直径为 ,边缘菱花形内有凤鸟纹。现仍然保留有部分银白光层,仍可以起到聚光作用。本章主要围绕对光的本性的认识展开。首先介绍牛顿在光学上的贡献和他的微粒说,包括牛顿的研究方法。重点放在对光的波动说和光的波粒二象性的介绍。同时介绍一些常见的,有关波传播的物理效应以及光学的一个突破性进展——激光的发明极其应用。§ 光的微粒说一、牛顿对光的色散的研究早在剑桥大学高年级时,通过三棱镜实验研究太阳光的色散现象,认识到不同颜色(波长)的光有不同的折射率。牛顿的色散实验为光谱学的研究和发展开辟了道路,被美国《物理学世界》评为历史上“最美丽的十大物理实验”之一。牛顿发明反射望远镜牛顿在《光学》一书中调调了自己从实验观察出发,进行归纳综合的研究方法,他说: “在自然科学里,应该像数学里一样,在研究困难的事物时总是应当先用分析的方法,然后才用综合的方法。这样的分析方法包括做实验和观察,用归纳法得出普遍结论,并且不使这些结论遭到非议,除非这些异议来自实验或者其他可靠的真理。”二、牛顿的微粒说牛顿认为:光是发光体所射出的一群微小粒子,它们一个接着一个地迅速发射出来,以直线进行,人们感觉不到相继两个之间的时间间隔。微粒说解释光的反射无法解释干涉,还出现合速度大于真空光速 c的情况牛顿的微粒说是在什么指导思想下提出来的? 基于光的直线传播和他的自然哲学思想,牛顿在研究力学时,他的基本对象是“质点”,研究化学时,他相信“原子说”;加上微粒说简单、直观、方便应用(在几何光学中)。所以站在自然哲学高度,牛顿认为光也是一种粒子,使物质世界有统一性,也是很自然的。