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        光學產業主要階段及發展趨勢解讀
        2017-2-18
        來源:未知
        點擊數:  3878        作者:未知
        • 1、光學的萌芽時期

                光學的起源和力學、熱學一樣,可以追溯到兩三千年以前。春秋戰國時期墨子 (公元前468—376 年)及其弟子所著《墨經》中記載:直線傳播、光在鏡面上的反射等現象,并提出了一系列的實驗規律。這是有關光學知識的最早紀錄。西方也很早就有光學知識的 記載,歐幾里德(Euclid,公元前330~275)的《反射光學》研究了光的反射,提出了反射定律和光類似觸須的投射學說。

          大約公元100年克萊門德和托勒密研究了光的折射現象,最早測定了光在兩介質界面的入射角和折射角。阿拉伯學者阿勒·哈增(AI-Hazen,965 1038)寫過一部《光學全書》,討論了許多光學現象。公元1 1世紀阿拉伯人伊本·海賽木發明了透鏡,到16 世紀初,凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等光學元件也已相繼出現。這些光學元件的發明推動了光學進一步向前發展。

          2、幾何光學時期

                1608 年荷蘭人李普塞發明******架望遠鏡,17 世紀初延森和馮特納(Fontana)發明了******架顯微鏡。1610 年伽利略制作了望遠鏡,并用望遠鏡觀察星體運動。1611 年開普勒發表《折光學》,設計了開普勒天文望遠鏡。1630 年斯涅爾(Snel1)和笛卡爾(Descartes)總結出光的折射定律。這些發明和發現是光學由萌芽時期發展到幾何光學時期的重要標志。

          直到1657 年費馬(Fermat)得出著名的費馬原理,并從原理出發推出了光的反射和折射定律。這兩個定律奠定了幾何光學的基礎,光學開始真正形成一門科學。牛頓在 1666 年提出光的微粒理論:光是高速運動的細小微粒。能夠解釋光的直線傳播和反射折射定律,但不能解釋牛頓圈和光的衍射現象?;莞乖?678 年提出光的波動理論:光是在“以太”傳播的波。成功的解釋了光的反射和折射定律,方解石的雙折射現象,但他的理論沒有指出光的周期性和波長的概念,沒有脫 離幾何光學的束縛。此后100 多年時間里兩種理論不斷爭斗,18 世紀以前微粒理論占上風,這種優勢在19 世紀初被打破。

          3、量子光學時期

                1900 年,普朗克從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念,提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波,包括光,只能以各自確定分量的能量從振子射出,這種 能量微粒稱為量子,光的量子稱為光子。量子論很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律,以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子論不但給光學,也給整個物理學提供了新的概念,所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。

          1905年愛因斯坦發展了光的量子理論,成功地解釋了光電效應,提出了光的波粒二象性。至此,光到底是“粒子”還是“波動”的爭論得到解決:在某些方面, 光表現的象經典的“波動”,在另一些方面表現的象經典的“粒子”,光有“波粒二象性”。這樣,在20世紀初,一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運動物體的 光學現象確證了光是電磁波;而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。

          1916 年愛因斯坦預言原子和分子可以產生受激輻射。他在研究輻射時指出,在一定條件下,如果能使受激輻射繼續去激發其他粒子,造成連鎖反應,雪崩似地獲得放大效果,最后就可得到單色性極強的輻射,即激光。這為現代光學的發展奠定了理論基礎。

          4、現代光學時期

                1960 年,梅曼用紅寶石制成******臺激光器;同年制成氦氖激光器;1962 年產生了半導體激光器;1963年產生了可調諧染料激光器此后,光學開始進入了一個新的發展時期,以致于成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部 分。激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性,所以自發現以來得到迅速的發展和廣泛應用,引起了光學領域和科學技術的重大變革。由于激光技術的發展突 飛猛進,目前激光已經廣泛應用于打孔、切割、導向、測距、醫療、通訊等方面,在核聚變等方面也有廣闊的應用前景。同時光學也被相應地劃分成不同的分支學 科,組成一張龐大的現代光學學科網絡。

          此外,20世紀60年代以來,特別是激光問世之后,光學還與其他科學技術緊密結合,相互滲透。 如:全息技術已經在顯微技術、信息存儲、信息編碼、紅外全息等方面得到了廣泛應用;在集成電路的啟示下,材料科學、電子技術和光學融合發展,形成了集成光 學這一邊緣學科,在光通訊、信息處理等方面起到了很大的作用;光子晶體以及量子 信息的研究和發展將給信息技術開辟一個嶄新的天地。隨著激光技術的發展,飛秒激光器的出現為超快過程、高階非線性效應的研究提供了有效的研究手段。

          結語:

          綜上所述,自19 世紀以來,光學在相干性、量子性和非線性等方面都有很大的進展。關于光的相干性和量子性的研究已取得了豐碩的成果。而關于非線性的研究已有了很好的基礎和 研究手段,正處于快速發展的階段。我們有理由相信,一個輝煌的、集中反映非線性研究成果的時期將會到來。

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