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光的本性？ 微粒说（笛卡儿－牛顿 ）：所有发光物体都发射光的微粒 流；在真空或透明介质中高速沿直线传播。光微粒具有同普通 小球相同的力学性质，并按力学规律与普通实物小球相互作用。 可用纯力学规律解释光的反射现象和折射现象。 问题： 在较密媒质中光有较大的速度，Wrong! 对干涉、衍射、偏振，无能为力！ 波动说（惠更斯）：光是一种波动，是机械振动在“ 以太”这 种特殊介质中的传播。由惠更斯原理可更自然地解释反射与折 射现象. 波动光学:19世纪以来，随着实验技术水平的提高，光的干 涉、衍射和偏振等实验结果表明，光具有波动性，并且光是横 波，从而使光的波动说获得了普遍的承认。托马斯 . 杨 麦克斯韦提出的电磁波理论，说明光是一定波段的电磁波 （ 非机械波！），从而形成了以电磁波理论为基础的波动光学。 19世纪末到20世纪初，光学已发展成为研究从微波直到X射线的 宽广波段范围内的电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及 与物质相互作用的学科。 1 量子光学 :建立在光的量子性基础上，深入到微观领域研 究光与物质相互作用规律的分支学科。 新的实验现象：黑体辐射、光电效应、康普顿效应和原 子光谱规律 ： 光的量子性 德布罗意 物理光学 ＝ 波动光学＋量子光学 激光：受激辐射光放大 （laser）: 按辐射的量子理论，受 激辐射发出来的光子，在频率、位相、偏振方向和传播方向等 方面，均与原来的光子相同。若体系中有许多原子处于某激发 能级，则某一原子的自发辐射放出的光子，可促使发生辐射而 放出同样的光子，这一过程将以连锁反应方式在很短时间内完 成。如此我们得到大量的处在同一状态的光子的出射，从而产 生一个单色性和相干性都很好的高强度光束出射－Laser。 1960年，梅曼研制成功了第一台红宝石激光器。此后，激光 科学和技术得到了异常迅速的发展，从而形成了研究非线性光 学、激光光谱学、信息光学、全息术、光纤通信、集成光学和 统计光学等方面问题的现代光学，对当代生产和科学技术的发 展正起着越来越大的作用。 光学研究光的传播以及它和物质相互作用。 通常分为以下三个部分： 几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要 研究各种成象光学仪器的理论。 波动光学： 研究光的电磁性质和传播规律，特别 是干涉、衍射、偏振的理论和应用。 量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与 物质相互作用的规律。 波动光学和量子光学，统称为物理光学。 2 光的本性 波动特性：光有干涉、衍射和偏振现象。 粒子性：光电效应 ε hν 光具有波粒二象性 hν h p c λ 在光传播过程中，突出地表现出波动性 在光和物质相互作用时，则突出地表现出粒子性 光的电磁理论 光是一种电磁波 r E E 0 cos ω(t − ) 平面电磁波方程 u r H H 0 cos ω(t − ) u 光是一种电磁波，因此光就是电磁场中电场强度E和磁场强 度H的周期性变化在空间的传播，或者说，E矢