经典光学物理学史
高中物理学史与物理学思想方法全集：光学
高中物理学史与物理学思想方法全集：光学
1.公元140年，古希腊天文学家托勒玫认为入射角与折射角之间是简单地的正比关系，1621年荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——入射角的正弦与折射角的正弦成正比，这就是折射定律。
2.公元前468-前376，我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学著作。
3、1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
4、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
5、1864年，英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波；
1887年，赫兹证实了电磁波的存在，光是一种电磁波
6、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：
①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；
②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。
1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，有两条基本原理：
①广义相对性原理——在任何参考系中，物理过程和物理规律都是相同的；
②等效原理——一个均匀引力场与一个加速运动的参考系等价。
7、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式：。
年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速，以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速，如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。
9.关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒；另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。
这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。
它的发展历史可以追溯到古代文明时期，人类对光学的研究与应用经历了漫长而丰富的过程。
本文将为您详细介绍光学发展的历史，从古代到现代的重要里程碑，带您一起了解光学的演变过程。
古代光学：光的直线传播和反射光学的起源可以追溯到古代希腊。
在公元前6世纪，希腊哲学家毕达哥拉斯提出了光的直线传播理论。
他认为光是由微小的粒子组成，这些粒子在直线上运动，形成了我们所见的光线。
此外，毕达哥拉斯还研究了光的反射现象，提出了反射定律。
公元前4世纪，亚里士多德进一步发展了光学理论。
他认为光是由眼睛发出的，通过视线与物体相交，然后再反射回眼睛。
亚里士多德的光学理论在古代得到了广泛的认可，成为了光学研究的基础。
中世纪光学：光的折射和几何光学在中世纪，光学的研究进入了一个新的阶段。
阿拉伯科学家伊本·海塔姆在10世纪对光的折射现象进行了深入研究。
他发现了光在不同介质中传播时的折射规律，并提出了著名的折射定律。
16世纪，意大利科学家伽利略·伽利莱和荷兰科学家威廉·斯内尔分别进行了光的研究。
伽利略通过实验观察到光的反射和折射现象，并提出了光的入射角等于反射角的定律。
斯内尔则发现了凸透镜和凹透镜的特性，并研究了它们对光的折射和聚焦效应。
17世纪，法国科学家勒内·笛卡尔和英国科学家伊萨克·牛顿进一步发展了光学理论。
笛卡尔提出了几何光学的基本原理，将光的传播和反射规律用几何方法进行描述。
牛顿则通过实验研究了光的分光现象，发现了光的色散现象，并提出了著名的白光由多种颜色组成的理论。
现代光学：波动光学和量子光学18世纪末，光学进入了波动理论的时代。
法国科学家奥古斯丁·菲涅耳通过实验和数学分析，提出了光的波动理论。
他解释了光的干涉、衍射和偏振现象，并成功解决了当时无法解释的一系列光学难题。
19世纪，苏格兰科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过电磁理论将光与电磁波联系起来，提出了电磁波理论。
物理学史—光学
西方古代对光学的认识和研究(一)牛顿在光学上的杰出成就，就可以使他成为科学界的头等人物，跻身于科学伟人的行列。
当牛顿只有21 岁的时候，他已开始了自己的研究工作，对光学问题的研究，又是牛顿全部科学研究、创造生活的开端。
1666年牛顿得到了用三棱镜把白光分成七种颜色的光的实验结果，并于1672年发表论文描述了这一色散实验；1704 年出版了《光学》一书，为光学的发展作出了贡献。
这本书和《自然哲学的数学原理》一书是牛顿的两部基本著作。
1666 年，牛顿正在磨制一些非球面形的光学透镜，同时做了一块三角形的玻璃棱镜，以便重复观察包括意大利物理学家格里马耳迪（F.M.Grimaldi，1618—1663）在内的所做的那些著名实验。
牛顿想办法把自己的房间弄暗，在窗板上开了一个小孔，让适度的太阳光进入室内，然后把他自已磨制的棱镜放在光的入口处，使光线由此折射到对面的墙上。
起初牛顿对墙上产生的那些鲜艳、浓烈的颜色，很感兴趣。
但是经过周密考虑后，他惊异地发现它们是长条形的，而根据公认的折射定律，它们的形状应该是圆形的。
为什么会这样？经过反复思考与实验，牛顿悟出了一个道理，并决心做一个判决性的实验。
牛顿取两块板，把其中的一块放在靠近窗户的棱镜的后面，板上开有一个小孔，光线可以通过这个小孔并落到另一块板上。
他把另一块板放在相距约12 英尺的地方，板上也开有一个小孔，并使光线的一部分通过它，然后再把第二块棱镜放在第二块板的后面。
当第一块棱镜绕它的轴转动时，落在第二块板上的像也跟着移动，同时使全部光线都相继通过板上的小孔，射到它后面的棱镜上，记下光线落在墙上的位置。
牛顿发现，在第一块棱镜上被折射得最厉害的蓝光，在第二个棱镜上受到的折射也最大，而红光在这两个棱镜上都被折射得很少。
牛顿便领悟到长条形的像形成的真实原因：光不是同类的和均匀的，它是由不同类型的光线组成的，其中一些比另一些更能被折射。
1672 年2 月6 日，牛顿向英国皇家学会提交了题为“关于光和色的新理论”的论文，详细地描述了上述实验，并提出了对颜色的新见解。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、控制和利用的科学与技术领域。
自古以来，人们对光的性质和行为产生了浓厚的兴趣，并进行了一系列的研究和实践。
本文将为您详细介绍光学的发展历程和里程碑事件。
1. 古代光学研究光学的起源可以追溯到古代文明时期。
古埃及人、古希腊人和古印度人都对光的性质进行了初步的研究。
例如，古希腊哲学家亚里士多德提出了光是由眼睛发出的理论，而古印度的《Charaka Samhita》中也包含了对光的传播和反射的描述。
2. 光的折射与反射在17世纪初，荷兰科学家斯涅尔斯发现了光的折射现象，并提出了著名的斯涅尔斯定律。
此后，法国科学家笛卡尔和伽利略也对光的折射进行了研究。
英国科学家牛顿在17世纪末发现了光的分光现象，并通过实验证明了光的组成。
他还提出了光的粒子理论，即光由微粒组成并以直线传播。
3. 光的波动理论18世纪末，荷兰科学家惠更斯提出了光的波动理论。
他认为，光是一种波动现象，可以通过干涉和衍射来解释光的行为。
法国科学家菲涅尔和英国科学家杨盖尔在19世纪进一步发展了光的波动理论，并提出了著名的菲涅尔衍射和杨盖尔干涉实验。
4. 光的偏振与旋光在19世纪中叶，法国科学家马尔斯提出了光的偏振理论。
他发现，光可以具有特定的偏振状态，并通过偏振片的实验进行了验证。
同时，法国化学家普朗克发现了光的旋光现象，并提出了旋光的份子结构理论。
5. 光的量子性质20世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出了光的量子理论。
他认为，光以离散的能量量子形式存在，这一理论对解释光的行为起到了重要的作用。
爱因斯坦的量子理论为后来的量子力学奠定了基础。
6. 光的激光与光纤20世纪中叶，美国科学家梅曼发明了第一台激光器。
激光器的发明引起了光学科学和技术的一场革命。
激光具有高亮度、单色性和相干性等特点，广泛应用于医学、通信、材料加工等领域。
同时，光纤的发明和应用也极大地推动了光学的发展，使得信息传输更加快速和可靠。
7. 光学成像与光学仪器随着光学的发展，各种光学成像技术和光学仪器得到了广泛应用。
物理学史讲稿(光学)
波动光学时期
1865年,麦克斯韦(苏格兰人,1831— 1879)电磁场理论建立,得出电磁波以 光速传播,所以说明光是一种电磁现象. 这一理论,于1888年被赫兹(德国人, 1857-1894)用实验证实.因此建立了 光的电磁理论. 1849年菲索(法国人,1819—1896)利 用转动齿轮法,1862年佛科(法国人, 1819～1868)利用旋转镜法,第一次在 实验室测定了光的速度,这就完全证实 了波动说的正确性.
几何光学时期
从时间上来看,大约包括十七,十八两个世纪,这 是光学的转折时期.在这期间建立了光的反射定律 和折射定律,为几何光学奠定了基础.同时为了扩 大人眼的观察能力,出现了一些光学仪器. 如李普塞(荷兰人,1587-1619)所制作的第一架 望远镜的诞生,促进了天文学和航海事业的发展, 延森(1588—1632)和冯特纳(1580-1656)最 早制作了复合显微镜,为生物学的研究提供了强有 力的工具.
量子光学时期
黑体辐射的能量按波长的分布,和 光电效应. 维恩(德国人,1864--1928)公式 和瑞利(英国人,1842--1919)— 金斯(英国人,1877—1946)公式, 前者在短波区和实验结果相符,而 后者,在长波区和实验结果相符.
普朗克公式
在1900年,普朗克(德国人,1858— 1947)大胆地提出了能量子假说,认为 各种频率的电磁波只能从一定的能量子 方式从振子发射,能量子是不连续的, 它的值是光的频率和普朗克常数的乘积 的整数倍,它和实验结果完全符合.不 仅如此,量子论还以全新的方式提出了 光与物质相互作用的整个问题.它不但 给光学而且给整个物理学提供了新的概 念,因此,它的诞生被看作近代物理学 的起点.
波动光学时期
进入 1800年,由于英国医生杨 ( 英国人, 1773-1829)和法国 工程师菲涅耳(法国人, 1788- 1827)的工作,使波动说又重新提 出,并取得成功.
物理学史课程简介
课程名称
物理学史
课程编号
课程性质
必修课
课程类别
学科基
考核方式
考查
适用专业
应用物理学
先修课程
高等数学、
普通物理学
课程
内容
《物理学史》课程是应用物理专业本科生的一门专业基础课。主要是研究物理学辩证发展规律及其科学方法论的一门学科，是物理学和自然科学、人文科学、社会科学、思维科学交叉渗透的综合学科，集中体现了人类探索和逐步认识物质世界的现象、特性、规律和本质的历程。概括和探求物理学发展的历史和基本规律，不仅与探索物理世界运动变化规律的物理学相联系，而且还与人类社会的生产、经济、思想文化等发展的社会科学相联系。
本课程教学的主要内容包括古代物理学史、经典物理力学的发展、经典物理光学的形成、电磁理论的建立、热学发展史、十九世纪末的三大发现、相对论的建立、量子理论的建立以及物理新世界等。
本课程以课堂教学为主。在课程的教学过程中，运用启发式、讨论式、多媒体等教学方法，通过各个教学环节，使学生逐步具有专业英语的听力能力和阅读能力；巩固和加深理解专业的物理知识，增强学生学习的主动性与自觉性，提高学习兴趣；同时，进一步培养学生的人文素质、创新素质、科学素质以及爱国主义精神。
通过本课程的学习，应使学生掌握物理学的发展规律和物理学史的研究方法，对自然科学发展过程中的一些重大事件有所了解，对自然科学在技术中的应用有一个初步的认识，达到开阔视野、培养科学精神，使学生跟上时代步伐、确立勇于探索、不畏艰难的人生态度。并为进一步学习物理类各专业课程打下良好的基础。
教材
李艳平、申先甲主编.《物理学史教程》.科学出版社，2003年.
参考书
1.陈毓芳等著，《物理学史简明教程》，北京师范大学出版社，2004年8月。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科，其发展历史可以追溯到古代。
本文将以光学发展的历史为主线，详细介绍光学的起源、重要里程碑以及现代光学的应用。
1. 光学的起源光学的起源可以追溯到古代。
早在公元前3000年的古埃及，人们就开始使用凸透镜来放大物体。
公元前5世纪的古希腊，柏拉图和亚里士多德对光的本质进行了一些探讨。
公元10世纪的阿拉伯学者艾本·海森对光的折射现象进行了研究，奠定了光学的基础。
2. 光的传播和反射公元11世纪的波尔图和公元13世纪的伽利略分别对光的传播和反射进行了研究。
波尔图提出了光线传播的直线假设，并通过实验验证了光的传播是直线传播的。
伽利略则通过实验观察了光的反射现象，并提出了反射定律。
3. 光的折射和干涉公元17世纪的斯涅尔和亨利克·赫歇尔分别对光的折射和干涉进行了研究。
斯涅尔提出了折射定律，即光在介质之间传播时会发生折射现象。
赫歇尔则通过实验观察了光的干涉现象，并提出了干涉定律。
4. 光的色散和偏振公元17世纪的牛顿对光的色散现象进行了研究。
他通过实验发现，光线在通过一个三棱镜时会发生色散，即不同波长的光会被分散成不同的颜色。
公元19世纪的马尔斯·马尔斯特和艾尔斯特·菲涅耳则对光的偏振现象进行了研究，提出了偏振定律。
5. 光的波动理论和光的粒子性公元17世纪的惠更斯提出了光的波动理论，认为光是一种波动现象。
然而，公元19世纪的麦克斯韦和亨利·赫兹的实验结果表明，光在一些现象中表现出粒子性。
这一矛盾使得光的本质问题成为了科学界的一个重要问题。
6. 量子光学和激光20世纪初，爱因斯坦提出了光的粒子性和波动性的统一理论，即光量子论。
这一理论奠定了量子光学的基础，对光的微观性质进行了深入研究。
此后，激光的发明和应用成为光学领域的一项重大突破。
激光具有高度的单色性、方向性和相干性，广泛应用于医学、通信、材料加工等领域。
高中物理重要知识点必背手册 (4) 光学与物理学史
重要知识点手册：光学与物理学史美国迈克耳逊用旋转棱镜法较准确的测出了光速，反射定律(物像关于镜面对称)；由偏折程度直接判断各色光的n折射定律介空介λλγ====sinC90sinsinsinnovCi光学中的一个现象一串结论全反射的条件：光密到光疏；入射角等于或大于临界角全反射现象：让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上,可以看到一部分光线从玻璃直边上折射到空气中,一部分光线反射回玻璃砖内.逐渐增大光的入射角,将会看到折射光线远离法线,且越来越弱.反射光越来越强,当入射角增大到某一角度C临时,折射角达到900,即是折射光线完全消失,只剩下反射回玻璃中的光线.这种现象叫全反射现象.折射角变为900时的入射角叫临界角应用:光纤通信(玻璃sio2) 内窥镜海市蜃楼沙膜蜃景水中或玻璃中的气泡看起来很亮.理解：同种材料对不同色光折射率不同；同一色光在不同介质中折射率不同。
几个结论：1紧靠点光源向对面墙平抛的物体，在对面墙上的影子的运动是匀速运动。
2、两相互正交的平面镜构成反射器,任何方向射入某一镜面的光线经两次反射后一定与原入射方向平行反向。
3、光线由真空射入折射率为n的介质时，如果入射角θ满足tgθ=n，则反射光线和折射光线一定垂直。
4、由水面上看水下光源时，视深ndd/'=；若由水面下看水上物体时，视高ndd='。
5、光线以入射角i斜射入一块两面平行的折射率为n、厚度为h的玻璃砖后，出射光线仍与入射光线平行，但存在侧移量△)sincos1(dsinx22inii-+=两反射光间距ii22'sin-ndsin2x=∆双缝干涉: 条件f 相同，相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 亮条纹位置: ΔS ＝n λ； 暗条纹位置: λ21)(2n S +=∆（n ＝0,1,2,3,、、、）；条纹间距 ：1)-L(n da L x d 1-n a d L X =∆=⇒==∆λλ(ΔS :路程差(光程差)；d 两条狭缝间的距离；L ：挡板与屏间的距离) 测出n 条亮条纹间的距离a薄膜干涉:由膜的前后两表面反射的两列光叠加，实例：肥皂膜、空气膜、油膜、牛顿环、光器件增透膜(厚度是绿光在薄膜中波长的1/4,即增透膜厚度d ＝λ/4)衍射:现象,条件 单缝 圆孔 柏松亮斑(来历) 任何物体都能使光发生衍射致使轮廓模糊三种圆环区别：单孔衍射(泊松亮斑) 中间明而亮,周围对称排列亮度减弱,条纹宽变窄的条纹空气膜干涉环 间隔间距等亮度的干涉条纹 牛顿环 内疏外密的干涉条纹干涉、衍射、多普勒效应(太阳光谱红移⇒宇宙在膨胀)、偏振都是波的特有现象,证明光具有波动性；衍射表明了光的直线传播只有一种近似规律；说明任何物理规律都受一定的条件限制的.光的电磁说⑴麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象以及光的性质和应用的学科。
它是自古以来人类认识光的过程中逐步形成的一门科学。
本文将为您介绍光学发展的历史，从古代的光学思想到现代光学技术的发展。
1. 古代光学思想在古代，人们对光的性质和传播方式有了一些初步的认识。
公元前4世纪的古希腊哲学家柏拉图和亚里士多德提出了关于光的传播方式的理论。
柏拉图认为光是由眼睛发出的细小颗粒，这些颗粒通过空气传播。
而亚里士多德则认为光是由物体发出的，通过空气传播到我们的眼睛。
2. 光的折射和反射公元10世纪，阿拉伯科学家伊本·海塔姆开始研究光的折射和反射现象。
他通过实验观察到光在不同介质中的传播方式，并提出了光的折射定律和反射定律。
这些定律为后来的光学研究奠定了基础。
3. 光的波动理论17世纪，荷兰科学家胡克和英国科学家惠更斯提出了光的波动理论。
他们认为光是一种波动，通过介质传播。
这一理论解释了光的干涉和衍射现象，并为后来的光学研究提供了重要的理论基础。
4. 光的粒子性质19世纪末，德国物理学家普朗克和爱因斯坦提出了光的粒子性质。
他们认为光由一些微粒组成，这些微粒被称为光子。
光的粒子性质解释了光的能量传递和光电效应等现象。
5. 光学技术的发展20世纪，随着科学技术的进步，光学技术得到了迅猛发展。
光学被应用于各个领域，如通信、医学、军事等。
光纤通信技术的出现使得信息传输更加快速和稳定。
激光技术的发展使得激光器在医学、制造业等领域得到广泛应用。
6. 现代光学研究现代光学研究涉及到许多领域，如光学材料、光学器件、光学成像等。
光学材料的研究致力于寻找新的材料，以改善光学器件的性能。
光学器件的研究包括光学透镜、光学棱镜、光学滤波器等的设计和制造。
光学成像技术的发展使得我们能够观测到微观世界的细节。
总结：光学发展经历了数千年的演变，从古代的光学思想到现代的光学技术，人类对光的认识和应用不断推进。
光学的发展不仅推动了科学的进步，也改变了我们的生活方式。
光学发展简史
光学发展简史光学是一门研究光的传播、发射、操控和检测的学科，它对人类社会的发展和科学技术的进步起到了重要的推动作用。
本文将为您介绍光学的发展历程，从古代到现代，从基础理论到应用技术，带您了解光学的演进和影响。
1. 古代光学光学的起源可以追溯到古代文明时期。
早在公元前3000年摆布，埃及人就开始研究光的传播和折射现象。
他们利用太阳光的折射现象，设计了日晷，用于测量时间。
古希腊的哲学家和数学家也对光学进行了深入研究，其中最著名的是柏拉图和亚里士多德。
柏拉图提出了“光线是由眼睛发出的”这一错误观点，而亚里士多德则正确地解释了光的传播和折射现象。
2. 光的波动理论17世纪，荷兰科学家胡克和赫维留斯提出了光的波动理论。
他们认为光是一种波动现象，可以通过干涉和衍射来解释光的行为。
这一理论为后来的光学研究奠定了基础。
著名的英国科学家牛顿在17世纪末提出了光的粒子理论，认为光是由弱小的粒子组成的。
这一理论在一段时间内占领主导地位，但在19世纪被波动理论所取代。
3. 光的电磁理论19世纪初，英国科学家杨-菲涅耳和法拉第提出了光的电磁理论。
他们认为光是一种电磁波，可以通过振动的电场和磁场来描述。
这一理论得到了实验证据的支持，并成为了现代光学的基础。
随后，英国物理学家麦克斯韦进一步发展了光的电磁理论，并将其与电磁场的统一理论相结合，提出了麦克斯韦方程组。
这一方程组成为了电磁学和光学的基础，并奠定了光的波动性质和电磁波的统一理论。
4. 光的量子理论20世纪初，德国物理学家普朗克提出了量子理论，用于解释光和其他物质的微观行为。
他认为光的能量是以离散的方式传播的，称为光子。
这一理论解释了光的粒子性质，并为后来的量子力学奠定了基础。
随后，爱因斯坦在1905年提出了光电效应理论，进一步支持了光的量子性质。
这一理论对于理解光的相互作用和应用于光电子学等领域具有重要意义。
5. 光学的应用光学的发展不仅仅停留在理论研究，还涉及到了许多重要的应用领域。
物理学史——第四章光学建立与发展
一.早期光学
物理学史——第四章光学建立与发 展
欧几里得——光的反射
物理学史——第四章光学建立与发 展
物理学史——第四章光学建立与发 展
阿勒.哈增——光的折射
物理学史——第四章光学建立与发 展
物理学史——第四章光学建立与发 展
西奥多里克——彩虹现象
物理学史——第四章光学建立与发 展
结果是：被第一个三棱镜折射最厉害的紫光，经过第二个 三棱镜时也偏折的最多。结论：白光是由折射性能不同的 各种颜色的光组成。
物理学史——第四章光学建立与发 展
在色散实验的基础上，牛顿总结出以下几条规律：
1.光线随其折射率不同，颜色也不同。色是光线固有的属性。 2.同一颜色的光折射率相同，不同色的光折射率不同。 3.色的种类和折射的程度是光线所固有的，不会因折射、反
璃发生折射，由于最大偏折角为420，所以进入玻璃的
光线将构成一个夹角为420×2=840的锥形MON。
利用光线是可逆的可推出：
若有一束光∑从玻璃 射向空气，当入射角 大于420时，则到达O 点后，将既不能进入 空气，也不能进入 MON锥形区域，必 定反射为∑’。
物理学史——第四章光学建立与发 展
2 斯涅耳(W.Snell,1591-1626)的工作：
荷兰人，1621年从实验得到准确的折射定律 。方
法和开普勒基本相同，但斯涅耳发现，比值OS /OS’恒
为常数，并由此导出图中所示式子。
物理学史——第四章光学建立与发 展
3 笛卡儿的工作：
物理学史——第四章光学建立与发 展
4 费马的工作：
1661年费马用最短时间原理推出了折射定律：
同时证明了光从光疏媒质进入光密媒质时向法线方向偏折。
经典光学发展历程
经典光学发展历程光学，作为研究光的现象和性质的学科，经历了漫长而丰富的发展历程。
以下是其中一些重要的里程碑：1. 古代光学：古希腊的数学家和哲学家毕达哥拉斯（Pythagoras）和欧多克索斯（Euclid）就对光进行了一些基础的研究和探索。
他们首次提出了光的直线传播和反射规律。
2. 历史学派光学：在古代的科学家亚里士多德（Aristotle）和托勒密（Ptolemy）的研究中，光学被认为是通过眼睛发出的特殊粒子所引起的。
他们的模型被认为是光学研究的基础。
3. 玻利热光学：17世纪的法国科学家玻利热（Pierre de Fermat）和亨不尔特（Christiaan Huygens）对光传播进行了详细研究，并提出了著名的费马原理和亨氏原理。
4. 光的波动性证明：19世纪初，英国物理学家托马斯·杨（Thomas Young）进行了著名的双缝干涉实验，证明了光作为波动的性质。
5. 光的粒子性证明：爱因斯坦在20世纪初提出了关于光粒子性的假设，并通过解释光电效应等现象，为量子力学奠定了基础。
6. 光的偏振性发现：19世纪末，法国物理学家布拉赫（Étienne-Louis Malus）发现了光的偏振性，即光的振动方向与光传播方向之间的关系。
7. 光的电磁波描述：19世纪末到20世纪初，由麦克斯韦方程组建立的光的电磁波理论取得了重要的突破，揭示了光与电磁波的本质联系。
8. 激光的发明：20世纪60年代，激光（LASER）的发明者塔尔（Theodore Maiman）成功地发明了第一台工作在红外波段的激光器，标志着激光技术的诞生。
9. 引入光学器件：通过对光学材料和器件的研究，发展出了许多重要的光学器件，如透镜、棱镜、偏振器、光纤等，并广泛应用于各种光学领域。
总的来说，光学的发展历程从古代的基础研究逐渐推动到了现代科学的前沿，涵盖了光的传播性质、波粒二象性、偏振性、电磁波理论以及光学器件的创新与应用等方面。
光学发展简史
光学发展简史光学是研究光的传播、发射、操控和检测的科学领域，其发展历史可以追溯到古代。
本文将从古代到现代，详细介绍光学的发展历程。
1. 古代光学发展古代光学的起源可以追溯到公元前3000年左右的古埃及和古希腊。
古埃及人和古希腊人通过观察太阳和星星的运动，研究光的传播规律。
古希腊哲学家毕达哥拉斯和柏拉图提出了光是由微小的粒子组成的粒子理论，这为后来的光学研究奠定了基础。
2. 光的传播理论的发展17世纪，荷兰科学家胡克和牛顿等人提出了光的传播是以粒子的形式进行的粒子理论。
然而，法国科学家奥古斯丁·让·菲涅耳在19世纪初提出了波动理论，认为光是一种波动现象。
菲涅耳的波动理论解释了光的衍射和干涉现象，为光学的发展做出了重要贡献。
3. 光的电磁理论19世纪中叶，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出了光是电磁波的电磁理论。
他的理论将光学与电磁学联系在一起，为后来的光学研究提供了新的方向。
麦克斯韦的电磁理论在当时引起了极大的关注，为后来的光的偏振和光的速度等研究提供了理论基础。
4. 光的偏振理论19世纪末，德国物理学家海因里希·赫兹通过实验证明了光是一种横波，并且可以通过偏振器进行偏振。
这一发现为光的偏振理论的建立奠定了基础。
随后，瑞士物理学家阿尔贝·爱因斯坦通过研究光的光电效应，提出了光是由光子组成的粒子理论，这一理论解释了光的光电效应现象。
5. 光的速度测量19世纪末，法国物理学家亨利·贝克勒尔通过实验证明了光的速度是恒定不变的，并且与光的波长和频率无关。
这一发现为光的速度测量提供了重要依据。
随后，美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷利利用干涉仪测量了光的速度，得到了非常精确的结果，为光的速度的研究提供了重要数据。
6. 光学仪器的发展随着光学理论的发展，各种光学仪器也得到了极大的改进和发展。
例如，望远镜的发明和改进使得人类能够观测到更远的天体；显微镜的发明使得人们能够观察到更小的物体和细胞结构。
光学中的物理学史34页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该Байду номын сангаас的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
高中物理史 光学
光学
22、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。
周期是2s的单摆
叫秒摆。
23、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更
斯原理。
24、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间
有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。
25、1621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折
射定律。
26、1801年，英国物理学家托马斯〃杨成功地观察到了光的干涉现象。
27、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—
—泊松亮斑。
28、1864年，英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理
论奠定了基础。
29、1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电
磁波的传播速度等于光速。
30、1894年，意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报，揭开无线
电通信的新篇章。
31、1800年，英国物理学家赫歇耳发现红外线；
1801年，德国物理学家里特发现紫外线；
1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下
世界上第一张X射线的人体照片。
32、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”。
光学中的物理学史
1648年，布拉格的马尔西用三棱镜演示色散成功。不 过他解释错了。他认为红色是浓缩了的光，蓝色是稀
释了的光；之所以会出现五颜六色，是由于光受物质
的不同作用，因而呈现各种不同的颜色。 17世纪正当望远镜、显微镜问世，伽利略运用望远镜 观察天体星辰，胡克用显微镜观察微小物体，激起了 广大科学界的兴趣。然而，当放大倍数增大时，这些 仪器不可避免地都会出现象差和色差，使人们深感迷 惑。人们不理解，为什么在图象的边缘总会出现颜色 ？这和彩虹有没有共同之处?这类现象有什么规律性? 怎样才能消除？
为了证明红光和蓝光各具不同的折射性能，牛顿用棱 镜做了如下的实验。 如图，在一张黑纸上画一条线opq，半边op为深蓝色 ，半边pq为深红色，经棱镜adf观看，只见这根线好 象折断了似的，分界处正是红蓝之交，蓝色部分rs比 红色部分st更靠近棱脊ab。可见蓝光比红光受到更大 的折射。
为了证明色散现象不是由于棱镜跟阳光的相互作用
1604年天空出现超新星，亮光持续18个月之久。 他便趁机在威尼斯作几次科普演讲，宣传哥白尼学 说。 1609年7月,盛传一荷兰眼镜工人发明了供人玩赏 的望远镜。他未见到实物，思考几日后，用风琴管 和凸凹透镜各一片制成一具望远镜,倍率为3,后又 提高到9。 1613年他发表了3篇讨论太阳黑子问题的通信稿 。另外,1612年他又出版了《水中浮体对话集》一 书。 1630年他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界 体系对话》一书
牛顿从笛卡儿等人的著作中得到许多启示。 例如笛卡儿说过：“运动慢的光线比运动快
的光线折射得更厉害，”胡克描述过肥皂泡
的颜色变化，认为不同的颜色是光脉冲对视 网膜留下的不同印象。红色和蓝色是原色， 其它颜色都是由这两种颜色合成和冲淡而成 。牛顿注意到这些说法的合理成分，同时也
物理学史课程简介
本课程以课堂教学为主。在课程的教学过程中，运用启发式、讨论式、多媒体等教学方法，通过各个教学环节，使学生逐步具有专业英语的听力能力和阅读能力；巩固和加深理解专业的物理知识，增强学生学习的主动性与自觉性，提高学习兴趣；同时，进一步培养学生的人文素质、创新素质、科学素质以及爱国主义精神。
《电磁学》课程简介
课程名称
物理学史
课程编号
课程性质
必修课
课程类别
学科基础课
课程学适用专业
应用物理学
先修课程
高等数学、
普通物理学
课 程
内 容
《物理学史》课程是应用物理专业本科生的一门专业基础课。主要是研究物理学辩证发展规律及其科学方法论的一门学科，是物理学和自然科学、人文科学、社会科学、思维科学交叉渗透的综合学科，集中体现了人类探索和逐步认识物质世界的现象、特性、规律和本质的历程。概括和探求物理学发展的历史和基本规律，不仅与探索物理世界运动变化规律的物理学相联系，而且还与人类社会的生产、经济、思想文化等发展的社会科学相联系。
参考书
1. 陈毓芳等著，《物理学史简明教程》，北京师范大学出版社，2004年8月。
2. 谢邦同著，《世界经典物理学简史》，辽宁教育出版社1998年，第三版。
3. 倪光炯著，《改变世界的物理学》，复旦大学出版社，1997年。
通过本课程的学习，应使学生掌握物理学的发展规律和物理学史的研究方法，对自然科学发展过程中的一些重大事件有所了解，对自然科学在技术中的应用有一个初步的认识，达到开阔视野、培养科学精神，使学生跟上时代步伐、确立勇于探索、不畏艰难的人生态度。并为进一步学习物理类各专业课程打下良好的基础。
经典光学的发展
第七讲经典光学的发展一、概述古希腊欧几里德(Euclid，约公元前330-公元前275）1 早期的光学A. 古希腊托勒密 (C.Ptolemaeus,约公元100-170)托勒密B.中世纪: 阿勒哈增（965-1038）(阿拉伯人)著《光学》。
2光学仪器的制造A. 眼镜、透镜和凹、凸面镜1299年，意大利人阿玛蒂制造了眼镜。
15—16世纪，出现了透镜和凹、凸面镜。
B．望远镜1608年,荷兰眼镜制造商利佩希(H Lippershey,1587-1619)制作了世界上第一架望远镜：目镜：双凹透镜；物镜：双凸透镜。
1608-1609年，伽利略望远镜：目镜：双凹透镜；物镜：平凸透镜。
1611年，开普勒望远镜：目镜：凸透镜；物镜：凸透镜。
可看正立的象。
1668年，牛顿反射式望远镜直径1尺，长6尺，放大30—40倍。
1352年一幅教堂的壁画,大概是最早描绘人们戴眼镜的(a) 伽利略望远镜光路图(b) 开普勒望远镜光路图伽利略望远镜牛顿反射式望远镜：天文学家赫威利亚斯的望远镜,统长150英尺1864年傅科的13英寸的望远镜惠更斯的对天望远镜C. 显微镜1608年，荷兰眼镜制造师詹森(Zachras,1588-1632) 制作了世界上第一架显微镜。
目镜：双凹透镜；物镜：平凸透镜。
1665年，胡克出版《显微图说》，这是最早的显微镜专著。
胡克显微镜: 目镜：半球形透镜；物镜：平凸透镜。
胡克显微镜马歇尔的显微镜（1715年）1665年英国的物理学家胡克（1635-1703）用显微镜观察软木切片时，发现一种蜂窝状结构，其中有许多空腔（小室），他把这种小室称为细胞。
3几何光学古代—16世纪，对光的直线传播、反射、折射现象进行了观察和实验。
17—18世纪，是“几何光学”时期。
反射定律、折射定律相继建立。
折射定律：托勒密——开普勒——斯涅耳——笛卡尔——费马4物理光学17—18世纪，开始光的波动说和微粒说之争。
牛顿研究了光的色散问题。
光学发展简史 (2)
光学发展简史光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。
它的发展历史可以追溯到古代，人们对光的性质和行为的认识逐渐深入，推动了光学的发展。
本文将为您介绍光学的发展历程，包括光学的起源、重要科学家、里程碑事件等。
1. 光学的起源光学的起源可以追溯到古代文明时期。
古希腊哲学家亚里士多德是最早研究光学的人之一，他提出了关于光传播的一些理论。
然而，真正的光学研究始于公元前4世纪的古希腊时期，当时的科学家开始探索光的性质和行为。
2. 重要科学家2.1 伊本·海森伊本·海森（965年-1039年）是一位阿拉伯数学家和天文学家，他对光学做出了重要贡献。
他的著作《光学》详细描述了光的传播和折射现象，他提出了光线传播的直线性理论。
2.2 伽利略·伽利莱伽利略·伽利莱（1564年-1642年）是意大利物理学家、天文学家和数学家，他在光学领域的研究也具有重要意义。
他发明了望远镜，并用它观测了天体，发现了众多天体现象。
他还研究了光的折射和反射现象，并提出了光的传播速度是有限的观点。
2.3 克里斯蒂安·惠更斯克里斯蒂安·惠更斯（1629年-1695年）是德国物理学家和数学家，他对光学的研究产生了深远影响。
他提出了光的波动理论，认为光是一种波动现象。
他还研究了光的干涉和衍射现象，并提出了惠更斯原理，对光的传播和干涉现象做出了详细解释。
3. 里程碑事件3.1 光的折射定律的发现光的折射定律是描述光线在介质中传播时的偏折现象的定律。
在17世纪初，伽利略·伽利莱和威廉·斯涅尔分别独立发现了光的折射定律。
他们发现，光线在从一种介质进入另一种介质时会发生偏折，而且偏折角度与入射角度和介质的折射率有关。
3.2 光的干涉实验光的干涉是指两束或多束光线相互叠加形成干涉条纹的现象。
1801年，托马斯·杨进行了著名的干涉实验，他用一束光通过一个狭缝，然后经过一块透明薄片，最后在屏幕上形成了干涉条纹。
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托勒密著有四本重要著作：《天文学大成》（Almagest）、 《地理学》(Geography)、《天 文集》(Tetrabiblos)和 《光学》(Optics)。 了。 在托勒密的著作中，今天还容易得到和广泛被阅读的唯一 一本是《天文集》，这是占星学方面的书籍，这本书很长而 且全面，是自然主义的，在书中托勒密假定能存在某种形式 的、来自天体的自然辐射影响着人类。现在占星学的大多数 概念和争议都可以追溯到这本著作。 托勒密的最后一本重要著作《光学》，从许多方面来看都 算是他所有著作中最成功的一部，他在书中提出和说明了各 种基本原理，但他对折射的了解似乎是纯经验的。他绘出了 光线以各种入射角从光疏媒介进入水的折射表。
地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰 的假设，也符合基督教信仰。 托勒密本人声称他的体系并不具有物理的真 实性，而只是一个计算天体位臵的数学方案。至于 教会利用和维护地心说，那是托勒密死后一千多年 的事情了。教会之所以维护地心说，只是想歪曲它 以证明教义中描绘的天堂人间地狱的图象，如果编 纂教义时流行着别的什么学说，说不定教会也会加 以利用的。所以，托勒密的宇宙学说同宗教本来并 没有什么必然的联系。
第五讲 光学的发展简史/ §5.4 光的微粒说和波动说 三光的波动说的复兴 1、托马斯.杨（英国医生1773-1829）
对光学的研究始于对视觉器官的研究- - 1800年《关于光和声的实验和问题》对微粒说提出异议： （1），既然发射出光的微粒是多种多样的，为何所有的光具有相 同的速度？ （2），光线从一种媒质进入另一种媒质，为何同一类光线有的被 反射，有的却会透过去？ 1801年《光和色的理论》论文： 整个宇宙空间都充满着稀薄的、具有很大弹性的以太，光是发光体 在以太中激起的波动，光的颜色取决于光波动的频率。 A）以光的波动本性解释了牛顿环现象：光的干涉的结果 B）杨氏双缝干涉实验
A
F
D H
I
HI ( FH x) CD DI CF x M Vi Vr Vi Vr
2 2 2 2
dM 0 dx
sin i vi sin v
第五讲 光学的发展简史/ §5.3牛顿研究光的散射
牛顿发现光的色散实验（1666年，23岁） 红、蓝纸板由于折射好象抬高了，且蓝色半边升得更高。
第五讲 光学的发展简史/ §5.3 波动光学的兴起
3、1808年马吕斯（1775—1812法国）发现了偏 振的现象（方解石），并用微粒说来解释，这 对光的波动说是一个严峻的挑战- - - - - 1814年托马斯、杨提出用横波来代替以前的纵 波的概念，并用干涉原理解释之，但并不令人 满意 1819年菲湟耳和阿拉果（1786—1853） 证明了相互垂直的偏振光不相干涉
第五讲 光学的发展简史/ §5.4 光的微粒说和波动说
2、菲湟耳对光的干涉和衍射的研究（1788—1827法 国) 30岁的菲湟耳提交了论文：用数学分析的方法，用惠 更斯原理来解释光的衍射现象。 法国数学物理学家、评委、微粒说拥戴者泊松： 应有一个亮斑 亮斑 圆盘 屏
阿拉果用实验验证，菲湟耳荣获这一届的科学奖
版权所有, 1997 (c) Dale Carnegie & Associates, Inc.
第三讲 光学的发展简史
光的历史概述 折射定律的建立
牛顿研究光的散射 光的微粒说和波动说 光谱的研究
第五讲 光学的发展简史/ §5.1十七世纪以前的光学成就
1、公元5 世纪以前中国“墨经”、北宋沈括 （1031—1095）的“梦溪笔谈” 《淮南万毕术》：“取大镜高悬，置水盆于 下，则见四邻矣！”
第五讲 光学的发展简史/ §5.2折射定律的建立
1，托勒密第一个研究光的折射现象的人
第五讲 光学的发展简史/ §5.2折射定律的建立
1，托勒密第一个研究光的折射现象的人 折射实验并得出数据：入射角 I 折射角 2，开普勒（1571-1630德国）对折射规律的修正： 1611年 《屈光学》 入射角i<300 i 入射角i >300 seci i
1637年《方法论》：
H
A
C
F
i B
E
D
水平方向的速度相等：
sin i vr vi sin i vr sin r k sin r vi
第五讲 光学的发展简史/ §5.2折射定律的建立
5、费马对折射定律的发展（1601—1665法国）
光在不同的媒介中传播时， 所走的路程时间取极值。 C i
亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝 推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地 两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行， 物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里 到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太 阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力 天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推 动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。 人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心
第五讲 光学的发展简史/ §5.4 光的微粒说和波动说
二、以牛顿为代表的光的微粒说 1、牛顿在光学领域的功绩 最早用三棱镜分解太阳光的实验； 1665年建立了当时第一流的光学实验室 1675年牛顿环的著名实验；1704年，出版《光学》 2，反对波动说的理论： （1）不能说明光的直线传播这一基本的实验事实 “我们从来不知道光会沿着弯曲的道路走，或者会弯 到影子里去。” （2）不能解释光的偏振现象 进入18世纪后，由于牛顿的威望，由于光的波动说缺 乏数学上的严密性、完美性，光的微粒说为多数人所 接受。
第五讲 光学的发展简史/ §5.2折射定律的建立 3，斯涅尔（1591—1626荷兰数学家）对折射定律的 贡献
1621年
O i
E
C
D
A
DC DA
DE ED
sin i sin
csc i k csc
第五讲 光学的发展简史/ §5.2折射定律的建立
4，笛卡儿（1596-1650法国）完善了光的折射定律
第五讲 光学的发展简史/ §5.4 光的微粒说和波动说
1818年法科学院提出有奖征文： 1，利用精确的实验确定光线的衍射效应； 2、据实验，用数学归纳法推导出光线通过物体 附近的运动情况。 本次活动的本意是为了推进微粒说的发展 … 评委有：阿拉果（波动）盖 .吕萨克（ 中） 拉普拉斯、泊松、毕奥（微粒） 30岁的菲湟耳提交了论文：用数学分析的方法， 用惠更斯原理来解释光的衍射现象。
第五讲 光学的发展简史/ §5.3 波动光学的兴起
阿拉果（Arago, Dominique Francois Jean ）于 1786年2月26日出生在法国东部比利牛斯省的埃斯特 热勒，一个具有西班牙加泰罗尼亚血统的中等地主 家庭里。 1795年，阿拉果的父亲当上了省造币厂的司库， 于是全家迁居省的首府佩皮尼昂市，阿拉果在那里 完成了他的基础教育。由于他立志要当拿破仑军队 炮兵军官，决心上综合工科学校，于是他在15岁时 就只身去巴黎自学，2年半内他掌握了考试所需的一 切知识，还学习了L· 欧拉（Euler）的无限小量分析、 拉格朗日（Lagrange）的解析函数理论和分析力学、 拉普拉斯（Laplace）的天体力学，使主考人蒙日 （Monge）大吃一惊，最后，蒙日给了他最高的评语。 阿拉果1803年底成了巴黎天文台的秘书，从而认识 了拉普拉斯等名人。
托勒密全面继承了亚里士多德的地心说，并利 用前人积累和他自己长期观测得到的数据，写成了8 卷本的《伟大论》。在书中，他把亚里士多德的9层 天扩大为11层，把原动力天改为晶莹天，又往外添 加了最高天和净火天。托勒密设想，各行星都绕着 一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地 球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫 “均轮”，每个小圆叫“本轮”。同时假设地球并 不恰好在均轮的中心，而偏开一定的距离，均轮是 一些偏心圆；日月行星除作上述轨道运行外，还与 众恒星一起，每天绕地球转动一周。托勒密这个不 反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释 了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的 实用价值，从而被人们广为信奉。
第五讲 光学的发展简史/ §5.3 波动光学的兴起
4、菲涅尔、托马斯. 杨将光视为横波 5、1845年法拉第（1791—1867英国） 发现了偏振光的振动面在强磁场中旋转的现象， 揭示了光和电磁的内在联系
6、1865麦克斯韦（1831—1879英国）电磁场理 论的建立，说明光是一种电磁现象。
除了在天文学方面的造诣， 托勒密在地理学上 也做出了出色的成就。他认为，地理学 的研究对象 应为整个地球，主要研究其形状、大小、经纬度的 测定以及地图投影的方法等。他制造了测量经纬度 用的类似浑天仪的仪器（星盘）和后来驰名欧洲的 角距测量仪。托勒密有地理学著作八卷，其中六卷 都是用经纬度标明的地点位臵表。 在数学方面，他用圆周运动组合解释了天体视动， 这在当时被认为是绝对准确的。他还论证了四边形 的特性，即有名的托勒密定理。他对光学也作过研 究，认为光线在折射时入射角与折射角成正比关系。
第五讲 光学的发展简史/ §5.3牛顿研究光的色散
牛顿发现光的色散实验：白光通过棱镜时发生的现象。
棱镜 小孔
屏幕
白光的色散是由于白光与棱镜的相互作用？
太 阳 光 棱镜1 棱镜2 黄光 黄光
第五讲 光学的发展简史/ §5.3 牛顿研究光的色散
结论：白光是由折射性能不同的光组成的。 牛顿颜色理论： 色不是自然物折射或反射出来的的光的属性（如同 一般人相信的那样），而是因不同射线而不同的本 来就有的内在的性质； 同一折射度总是属于同色，而同色也是属于同一折 射度； 色有两类，一类是固有的颜色，另一类是它们的混 合。固有的颜色或原色有红、黄、绿蓝和紫，还有 橙黄、深蓝以及众多的各种各样的中间色。但是最 可令人惊奇的色组合就是白色的组合；白色可以组 成，而其组成部分则要求有上述全部的原色并作适 当比例的混合