第6篇 光学发展史.ppt

胡克的工作 胡克在1665年发表了《显微术》一书，主张“光是一种振动”。 提出：发光是说明“运动的部分”返回来了。提出这种运动不可能是圆运动，球状运动，也不可能是其他的不规则运动。“它是一种很短的振动” 。 胡克的工作 他写道：“在一种均匀煤质中这一运动在各个方向上都以相等的速度传播，于是发光体的每一脉动和振动都必须形成一个球面，这个球面将不断增大，如同投石入水后引起的越来越大的环状波一样。由此可知，在均匀媒质中扰动而成的球面的一切部分都与射线正交” 。 胡克的工作 从胡克的记述中，我们看出已经含有波前、波面的概念。他又把有关波面的思想用于对光的折射现象的研究，然后又讨论了薄膜的颜色。他在讨论薄膜的颜色时，从强光和弱光的超前；落后来说明光的颜色。这种想法虽然是不正确的，但是他却接触到薄膜干涉的基本要领—前后两面上反射光的叠加，甚至于可以说，在这里已经包含了两束光的位相差的初步概念。 惠更斯的工作 于1690年出版的一部书《论光》 。 他还把光的传播方式和声音在空气中的传播作比较，明确地提出关于光是一种波动的想法。又根据光速的有限性论证了光是从煤质的一部分依次向其他部分传播的一种运动。它和声波、水波一样是球面波。 惠更斯从光是波动的传播这一观念出发，提出了著名的以他名字命名的原理。 惠更斯的工作 惠更斯根据他的波动说和绘制波前图的方法，很好的解释了反射、折射以及方解石的双折射现象。在解释方解石的双折射现象时，提出寻常光线的波面是通常的球面，而非常光线的波面是一个椭球面的思想。 惠更斯的工作 当用惠更斯的波动说解释光的干涉、衍射和偏振现象时却遇到了困难。可见惠更斯的波动说是不够完善的，他所谓的波看来只是一种脉冲。又认为它是一种纵波。也没有建立起波的周期性的概念。 牛顿对光本性的看法 第一：他认为光的波动说不能很好地说明光的直线传播这一最基本的事实。 第二，波动说不能解释偏振现象。 第三：对光的波动说赖以存在的“以太”的怀疑，他写道：“对于天空为流体媒质（除非它们非常稀薄）所填满的那种主张，一个最大的反对理由在于行星和彗星在天空中各种轨道上的运动是那样地有规则和持久。 牛顿对光本性的看法 牛顿在反对波动说的同时，提出了另一假说即微粒说：“光线是否是发光物质发射出来的很小的物体？因为这样一些物体能够直线穿过均匀媒质而不弯曲到影子区域里去，这正是光线的本性。” 牛顿对光本性的看法 应该指出，牛顿并不是根本不承认光的波动性。他认为：当光投射到一个物体上的时候，可能激起物体中以太粒子的振动，就好象投入水中的大石块在水面上激起波纹一样，并且设想可能正是由于这种波依次地赶过光线而引起干涉现象。可以说，他甚至是第一个提出光在本质上是一种周期过程的人。 牛顿对光本性的看法 在解释薄膜干涉（牛顿环）时，他提出了“猝发理论”，认为“每一光线在它通过任何折射面时，都形成一定的过渡性结构或状态。 牛顿曾多次提到关于光可能是一种振动以及与声的对比，但是，在解释光从一种煤质进入另一种媒质时得出，光在密媒质的速度大于疏媒质中的速度。 微粒说一直占着统治的地位原因 第一、在十七、十八世纪，研究机械运动规律的学科——古典力学已经建成，并且在解释自然现象和指导生产实践方面卓有成效。 第二、从社会情况来看，正如恩格斯指出的那样“这个时代的特征是一个特殊的总观点的形成，这个总观点的中心是自然界绝对不变这样一个见解。” 微粒说一直占着统治的地位原因 第三、牛顿建立了古典力学，在人们头脑中，牛顿的威望比惠更斯的威望高，所从权威提出的理论容易被人接受。 第四、惠更斯提出的波动说本身不够完善。 微粒说一直占着统治的地位原因 微粒说和波动说争论的交点在于：对折射现象的分析得出了不同的结论。用微粒说分析时得出，密媒质中的光速大于疏煤质中的光速，而用波动说分析时得出密媒质中的光速小于疏煤质中的光速。 2．杨氏双缝实验 1800年，杨在论文《在声和光方面的实验和问题》中，提出了反对微粒理论的新论据：①在解释由强光和弱光源所发出的光粒子有同样的速度方面碰到的困难，②在解释射线从一种介质进入另一种介质时，一部分不断地被反射，而另一部分不断地发生折射的困难。 首次提出干涉这个术语。 2．杨氏双缝实验 杨在1801年的报告中，已经形成波动光学的基本原理，他提出了比惠更斯进一步的四条假设和八条命题。从这些条款中，推导出光的传播速度和以太的弹性和密度有关；也解决了惠更斯所没有解决的问题——波为什么不向后面传播；用命题解释了牛顿环。 并测定了光波的波长和波数，因此，波动光学的基本概念——波长，也是杨首次提出的。 2．杨氏双缝实验 在1801年，发表于《哲学会报》上的论文中，解释了干涉现象。 关于杨氏的干涉实验和原理，后来被记载在1