更快，这就是费马原理： “光所选择的路径是最节
解析几何学创始人之一。得 到确定光在介质中传播所走 的路径和光程极值原理。
省时间的路环
早在剑桥大学高年级时，牛顿通过三棱镜实验研究太 阳光的色散现象，认识到不同颜色（波长）的光有不同 的折射率。牛顿通过日光分光实验，发现白光是由红、 橙、黄、绿、蓝、靛和紫七色光组成，这种分解出来的 单色光再通过第二个棱镜时没有增加任何新的成分，而 将第一次分解的光也可以再用另一个棱镜合成白光。
牛顿的色散实验为光谱学的研究和发展开辟 了道路，被美国《物理学世界》评为历史上 “最美丽的十大物理实验”之一。
牛顿发明反射望远镜
牛顿的微粒说
牛顿认为：光是发光体所射出的一群微小粒子， 它们一个接着一个地迅速发射出来，以直线进行， 人们感觉不到相继两个粒子之间的时间间隔。
微粒说
解释光的反射
无法解释干涉，还出现合速度大于真
开
斯
普
涅
勒
耳
反射定律 ： 反射角＝入射角θi=θt 折射定律：光从疏介质入射密 介质，折射角小于入射角。 n1* sinθ1= n2 * sinθ2
色散：波速随波长而改 变的性质称为色散
在岸边看到落水的人，如 何用最短的时间去救他。
选择1绕远必然被放弃，选
择2是最短路线，但我们却
选择3，因为在陆地上速度 费马，法国数学家物理学家，
波动光学： 干涉 衍射 偏振
光学的发展：
几何光学 波动光学 量子光学
波动光学： 干涉 衍射 偏振
§12-1 几何光学简介 一、光的传播规律 3.费马原理
光从空间的一点到另一点是沿光程为 最短的路径传播的。
若 n1< n2
媒质1 光疏媒质
n1
媒质2 光密媒质
n2
二、光的全反射
全反射：一束光从光密介质进入光疏介质，当入射 角大于某临界角时，光将全部反射回来。
cri
arcsin
nb na
(na nb )
应用举例：光纤
光 纤
光纤照片
会传像的光纤
激光是目前最理想的相干光源，它不仅同 一光源上同一点发出的是相干光，而且同一 光源上两个不同的部分也具有很好的相干性， 甚至两个独立激光器的光波也能相干。
在用微粒说解释光的折射时，他又用了 机械论观点。他假定速度为光速的微粒进入 介质时，在垂直界面方向受到一个吸引力， 获得一个垂直界面的附加速度，此附加速度 与原来的速度相加的结果，合速度的方向向 界面的法线靠拢，发生了折射。但是造成了
合速度的大小将大于空气中的光速c。
可见测量光在介质中的速度大小将是微粒说 正确与否的“试金石”。可惜当时没有实验能对 此进行判断。
空光速c 的情况
牛顿的微粒说是在什么指导思想下提出来的 ？
基于光的直线传播和他的自然哲学思想 。牛顿在研究力学时，他的基本对象是“质 点”，研究化学时，他相信“原子说”；加 上微粒说简单、直观、方便应用（在几何光 学中）。所以站在自然哲学高度，牛顿认为 光也是一种粒子，使物质世界有统一性，也 是很自然的。
第十二章
光学
人类对光学的研究早在两三千年前就初见端 倪。
《墨经》中的光学
在《墨经》中记载了丰富的 几何光学知识。墨子在当时就已 知道光是沿直线传播的。墨子和 他的学生做了世界上最早的“小 孔成像”实验，并对实验结果做 出了精辟的见解。
17世纪以来由于天文学研究的需要，光学得到 了较快的发展。在近代科学史上，第一个对光现象 进行系统研究的是开普勒，他首先提出了光度学定 理。还研究了光的折射现象和透镜成像问题。17 世纪初，荷兰数学家斯涅尔(1580——1628)发现 了光的反射和折射定律。
为什么光的微粒说能统治一百多年？
一方面，当时没有实验能测量介质中的光速，判断微 粒素是否正确，相反波动说还存在不少缺陷。另一方 面，牛顿在力学领域的卓越成就和牛顿哲学思想在社 会上的影响，使得微粒说在一百多年内占统治地位。
值得指出，在这个时期内牛顿也承认对某些光的光 现象（如干涉）纯粹用微粒说无法解释。尤其在他认 识到了光的周期性后，促使他将微粒说与以太振动的 思想结合起来，对干涉条纹作出自己的解释。
光的波动说
惠更斯的波动说
惠更斯在笛卡儿、胡克等人 的基础上提出了光是振动传播的 假说。他认为“光是发光体中微 小粒子的振动在弥漫于宇宙空间 的完全弹性的介质（以太）中的 传播过程。”他称这种波为以太 波。
2-5-1
惠更斯
光学的发展：
几何光学 波动光学
量子光学
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几何光学 波动光学 量子光学