（2）发展过程是辨证的，否定之否定，正—反—合； （3）真理往往掌握在年青人的手里：
Young（杨氏实验) 28岁，Fresnel（菲涅尔衍射）26岁，
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Einstain 1901年26岁，Newton 1665－1667，22－24岁.
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2. 波动光学
17世纪中叶开始发展
17世纪：格里马耳、胡克、惠更斯《论光》；
18世纪：牛顿思想占统治地位（1643－1727），1704年，《光学》；
集成光学与光计算机
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绪论
四、学习要求
1. 掌握物理思想，物理图像
2. 多观察、多思考、多做题、多总结
大自然是光学现象最大的和最壮观的实验室 3. 尽可能多看书，开拓视野
五、参考书目
1. E. Hect（赫克特), A. Zajac (赞斯), Optics (光学） 2. F. A. Jenkins and H.E.White, Fundemantals of Optics (物理光学基础) 3. 赵凯华, 新概念物理教程 光学. 高等教育出版社, 2004
γ 射线
X 射线
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紫
390
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绿
500
可见光
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10－6
10－4
10－2
1
102
λ(m)
紫 外 线
红 外 线
微波
无线电波
蓝 青
黄橙
600
红
760
λ(nm)
1nm = 10-9 m nm－nanometer
c = 3.0 ×
108
m/s
c = νλ
ν = 7.7 ~ 3.9×1014 Hz
1. 1. 1 光线传播的实验规律
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1. 几何光学
三千年前，镜子的记载（《圣经》约前1200－前100年）； 《墨经》：前四世纪，记载了八条几何光学现象：
光的直线传播、平面镜、凹面和凸面镜； 欧几里得（前三世纪）：反射定律； 阿基米德：镜子烧坏船舰的传说；
沈括《梦溪笔谈》：11世纪，光的直线传播、球面镜、月相； 1621年，Snell（折射）定律； 1657年，费马（Fermat）原理.
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光通信—自由空间互连
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尽管这种介绍只能是相当粗糙而简略的.

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光学是一门古老而又年轻的学科. 其悠久的历史几
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绪论
一、光学的研究范畴
光现象：光的本性、传播、与物质的相互作用 光是电磁波 电磁波谱
10－14 10－12 10－10 10－8
国家精品课程 国家“十一五”规划教材
cn OPTICS du. .e 光 学u sd s. tic 绪论 第一章 p .o w 山东大学信息学院光学系 w w 蔡 履 中
主讲 2009, 9 lzcai@
绪论
绪论
cn u. 乎和人类文明史本身一样久远；近半个世纪以来，它 ed u. 又以令人炫目的发展速度、奇迹般层出不穷的研究成 sd s. 果以及所蕴含的巨大潜力和希望，使自己跻身于现代 tic p o 科学技术的前沿. .在全面展开对光学基本知识的讨论 w w 之前，了解一下光学的概貌及发展过程将有所裨益， w
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n1
光导纤维
n2 < n1

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可得
min
w w wδ
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n n0
三棱镜的偏向角
δ
偏向角δ
所以可以通过测量 δmin 来测定折射率n.
α
2
≈
α
2
, sin
α + δ min
2
≈
α + δ min
2
,
⎛ n ⎞ = ⎜ − 1⎟ α , ⎝ n0 ⎠
当 n0 = 1 时，
δ min = (n − 1)α .
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绪论 19世纪前半叶：波动说重新崛起并通过斗争走向胜利.
T. Young (1801-1803)
1850傅科(J. Foucault)用旋转镜法测光速，确定光在水中的速度比在空气中小， 宣告波动说对微粒说取得了决定性胜利； 麦克斯韦（Maxwell）以对称和谐的方程组形式集电磁波理论之大成后， 波动说看来已达到尽善尽美的境界.

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1. 1. 1 光线传播的实验规律
例题：从正上方观察时水下物体的视位置
i O a B h’
h A’
i’
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A
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水
cn u. ed n i = ni u. sd a=h ' tan i=h tan i ' s. tic
n ' sin i ' = n sin i
' '
空气 n
n'
h ' tan i ' i ' n = = = ' h tan i i n
空气 －水：n＝1, n’ = 4/3, h’ = 3h/4
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1. 1. 1 光线传播的实验规律
思考题： 下图对吗？
空气
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cn u. 光源 ed u. 光线 sd s. 波面 tic p .o
理想模型 忽略光的光的波动性
Geometric optics
以光线概念为基础
光束:几何光线的集合 光线的方向:光能传播的方向
薄透镜成像
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1. 1. 1 光线传播的实验规律
§1.1 光线传播的基本规律
1. 1. 1 光线传播的实验规律
一、实验规律
1. 光的独立传播原理 2. 几何光学三定律
直进（均匀介质，折射率 n 相同） 反射 折射
i1 = i1
'
n1 sin i1 = n2 sin i2
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入射线 介质1 介质 ( n1) i1 i1′ 介质 2 ( n2) i2 光的反射和折射
消模糊
4-f 空间滤波系统
运动引起模糊
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傅里叶光学及 光学信息处理
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图像锐化
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全息学
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绪论
激光
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纤维光学及光通信
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分类
几何光学：光线概念、几何光学三定律为基础
干涉 衍射 偏振
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第一章 几何光学
第一章 几何光学
w w 光线传播的基本规律 w1. 1
1. 2 1. 3 成像的基本原理 成像仪器

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A. J. Fresnel (1818)
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J. C. Maxwell

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、普朗克量子假说 (1900)
二十年代，物质波概念 （德布罗意, 1924)
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爱因斯坦光子假说（1905）
波粒二象性.
电子通过金属箔衍射证实.

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绪论
发展史说明：
（1）发展是无限的，无终极真理；
波动光学:
物理光学:
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λ/a → 0
过渡到几何光学
连续波，以经典电磁理论为基础
量子光学:
光子概念为基础；
发射、吸收、激光、光与物质作用
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