文档介绍：第一章绪论
本章提要:指明“光学”的内容和它在学术上、应用上的重要性扼要介绍光
学学科的发展简史,包括我国古代在光学方面的贡献以及人类对于光的本性的
认识的深化过程,特别是世纪以来光学所取得的巨大成就指明“光”是一种
频率极高的电磁波,具有一定的能量和动量;但是,它具有一般的无线电波所不
具有的特殊性,例如它的产生和检测,以及与其他物质相互作用等过程中显现出
粒子性的特征这类特殊性使“光学”成为一门独立的学科,并使人们产生了对其
进行深入研究的兴趣近年来由于激光的出现,光学呈现出蓬勃发展的崭新局
面,对物理学和其他基本学科以及整个国民经济都产生了巨大的影响,因而使光
学成为一门极为重要的学科
光学是一门重要的学科
光学是物理学中的一门重要的分支学科,它具有渊远的历史和丰富的积累,
并正在迅速发展人类认识世界是从感性到理性,而感性认识是客观世界通过
眼、耳、鼻、舌、身这五个感官反映到人的头脑中形成的位于这五官之首的是眼,
据统计,人们的信息有是通过视觉来获取的,而视觉的产生必须借助于发
自物体的光因此,人类对于光的研究开始得很早从原始时代起,人们就注意观
察自然界中各种变幻无常的光学现象,并不断地总结蕴藏在其中的物理规律随
着生产力的发展和科学技术的进步,光学科学与技术也获得相应的进展,人们创
造出了许多巧妙的光学仪器和光学工具,扩大了自己的视野并实现了比较精确
的定量计量今天,光学在应用技术方面的发展已成为一个国家国民经济建设和
军事国防建设中的重要环节,成为衡量这个国家先进程度的主要指标之有些
科学家还预言, 世纪的科学技术将以“光电子学”或称“光子学”为主要支柱,
可见光学在今后发展中所占有的重要地位
从历史的发展过程可以看到,光学的进展是与物理学其他分支学科的进展
相互交织在一起并相互促进的,这在近代物理学的发展中更是如此在世纪
初的一场从经典物理学发展到近代物理学的重大变革中,光学现象及其规律的
研究起了关键性的作用例如关于黑体辐射能量的光谱分布、光电效应、光的干
涉现象中光强分布可采用概率观点来分析等等,都是通过对一些基础的光学现
象作深入而精辟的分析,发现其与一些当时公认的物理学原理不相容,从而导致
了物理概念上的巨大突破产生这种现象的原因之一,正在于当时人们对于光的
物理本性的认识不够全面和完善当然,到目前为止,我们仍然不能认为对于光
的本性的认识已经达到了臻尽彻底的境地在世纪年代,激光出现以后,
人们观察到众多以前未能观察到的崭新的光学现象与过程,其中尤以激光与物
质的相互作用等过程最为突出并引人瞩目由于激光本身发展的需要以及它在
其他学科中应用的进一步开拓,必然会促使人们要求进一步深化对光的本性的
认识这方面的研究属于所谓“量子光学”的范畴,虽然它属于基础性的理论研
究,但却是光学发展的主导方向,备受人们的重视
随着人们对光学现象本质认识的不断深化,光学的研究成果在工业、军事及
其他高技术方面的应用也不断发展除了经典的光学仪器例如望远镜、显微镜、
光谱仪、干涉仪等在国民经济中的应用越来越广泛以外,光学技术,特别是激光
技术的应用近年来也有极大的发展最为人们熟知的就是利用光波作为信息载
体的光纤通信由于光波频率远比无线电波(包括长波直到微波)高,因而可以载
容更多的电视、电话通道;而光纤材料(主要是二氧化硅)在地球上的含量又远比
电缆(主要是铜)多,因而不必担心资源的枯竭光纤通信已在我国大部分地区正
式投入运行利用激光的高能量可以使氘和氚核产生聚变,这是通过受控核聚变
以获得新能源的一个很有希望的方法,目前世界上只有少数几个先进国家在进
行这一研究工作,我国就是其中之利用激光优良的方向性,可以在造船业、建
筑业上进行准直和丈量;在军事上则可以进行测距和制导由于激光可以拥有极
强的电磁场,物质的非线性光学现象就会十分容易地显现,这些非线性现象有极
为重要的应用,例如利用所谓光学双稳现象,可以制作光开关,这类光开关的启
动功率极微而启动时间极短,因而可以在光计算机中作为主要的组件,而光计算
机则是目前十分引人注意的发展方向,因为以光作为信号进行运转可以使计算
机的耗能更低、速度更快并减少交叉干扰此外,利用光波频率稳定的特性,可以
把光的频率作为时间的计量基准,从而可以把长度计量和时间计量这两个以前
独立的计量基准统一在一个基本的物理常量上,也就是统一在真空中的光速
上(公认光速具有无误差的准确值为由于原子发光的频率只
与原子所处的能态有关,因而对光波频率的测量可以达到极高的精度而且容易
重现,所以上述定义已在年为国际度量衡委员会所确认(详见附录五)
总之,光学不仅作为基础性的学科而有其本身