高二物理競賽光學(xué)研究內(nèi)容課件

光學(xué)

光學(xué)緒論一、光學(xué)研究內(nèi)容二、光學(xué)發(fā)展歷史三、為什么學(xué)習(xí)光學(xué)一、光學(xué)研究內(nèi)容

光學(xué)研究光的本性、光的發(fā)射、傳播、接收和光與物質(zhì)的相互作用等方面的規(guī)律。光學(xué)研究是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到X射線的寬廣波段范圍，關(guān)于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示，以及跟物質(zhì)相互作用的科學(xué)。光學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是與其他應(yīng)用技術(shù)緊密相關(guān)的學(xué)科。

光學(xué)分成幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)幾何光學(xué)是從光線的概念出發(fā)，研究光在各種媒質(zhì)中傳播的特點(diǎn)和成像規(guī)律。物理光學(xué)是從光的波動(dòng)性出發(fā)來研究光在傳播過程中所發(fā)生的現(xiàn)象的學(xué)科，通常也稱為波動(dòng)光學(xué)。波動(dòng)光學(xué)研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向異性的媒質(zhì)中傳播的現(xiàn)象和規(guī)律。

量子光學(xué)是從光子的性質(zhì)出發(fā)，研究光與物質(zhì)相互作用的學(xué)科。它的基礎(chǔ)主要是量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)。墨子(前468年～前376年）對(duì)光學(xué)很有研究，研究光的直線傳播、光的反射和若干物影成像規(guī)律。

二、光學(xué)發(fā)展歷史中國的《墨經(jīng)》中記錄了世界上最早的光學(xué)知識(shí)。它有八條關(guān)于光學(xué)的記載，影的定義和生成，光的直線傳播性和針孔成像，在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關(guān)系。自《墨經(jīng))開始，公元11世紀(jì)阿拉伯人伊本·海賽木發(fā)明透鏡；公元1590年到17世紀(jì)初，詹森和李普希同時(shí)獨(dú)立地發(fā)明顯微鏡；17世紀(jì)上半葉，斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結(jié)果，歸結(jié)為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。光的機(jī)械論認(rèn)識(shí)---粒子-波動(dòng)之爭斯涅耳笛卡兒費(fèi)馬胡克

牛頓惠更斯楊氏（T.Young1773-1829)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)為波動(dòng)光學(xué)的復(fù)興作出了開創(chuàng)性的工作。用干涉原理解釋牛頓環(huán)的成因和薄膜的彩色。但是由于楊氏的見解大部分是定性的表達(dá)，所以沒有贏得普遍認(rèn)可。波動(dòng)理論的復(fù)興1818年巴黎科學(xué)院有獎(jiǎng)?wù)魑幕顒?dòng)，支持光的粒子說觀點(diǎn)，但是他們的希望落空了。因?yàn)?，盡管有強(qiáng)烈的反對(duì)，獎(jiǎng)金還是授給了以波動(dòng)理論為其論述基礎(chǔ)的菲涅耳(A.J.Fresnel,1788-1827)，而且這只不過是接連這樣一系列研究的第一篇，這些研究在幾年之內(nèi)就使微粒理論的聲譽(yù)喪失盡凈。傅科與斐索和布雷格特在1850年所進(jìn)行的一項(xiàng)由阿拉果首先建議的實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)光速在空氣中和水中哪個(gè)更快。傅科斐索布雷格特麥克斯韋推測(cè)光波是電磁波光波電磁理論的建立：法拉第(M.Famday,1791-1867)麥克斯韋(J.C.MaxweⅡ,1831-18791888年赫茲的直接實(shí)驗(yàn)所證實(shí)光就是電磁波電磁波譜經(jīng)典物理的大廈的建成?。〗?jīng)典光學(xué)不能說明光的發(fā)射過程和吸收過程。在這些過程中，物質(zhì)和光波場(chǎng)相互作用的精細(xì)面貌被顯現(xiàn)出來。支配這些過程的規(guī)律，是近代光學(xué)。基爾霍夫（G.R.