基础光学(赵凯华版)Chap1 Introduction

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光学2009.02~2009.06

教师简介

•董建文

–2003年理学学士中山大学物理学系光信息

–2000-03年辅修中山大学信科学院计算机系

–2003-07 光学博士光电材料与技术国家重点实验室–2007年助理研究员香港科技大学物理系

•办公室：南校区激光所403

•Phone: (020)84111469,84037563-8403

•E-email：dongjwen@ •Homepage: /dong/

•Course website: http://202.116.84.117:403/

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课程提纲（Syllabus ）

1.引言（Introduction）

2.几何光学（Geometrical Optics）

3.光的干涉（Interference）

4.光的衍射（Diffraction）

5.光的偏振（Polarization）

6.光的吸收、散射、色散（Absorption,

Scattering, Dispersion）

7.光的量子现象（Quantum of the light）

8.激光（Laser）

9.现代光学进展（Progresses of Optics）

包括：全息（Holography），光子晶体与负折射率材料(Photonic crystals & Negative refraction metamaterials)，量子光学

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(Quantum Optics)

12参考书（Reference Texts ）

•

《光学》，赵凯华钟锡华，北京大学出版社•

《光学》章志鸣等编著，高等教育出版社•

《基础光学》，李良德，中山大学出版社•

《普通物理学教程——光学》，易明，高等教育出版社•Principles of Optics 7th edition, Born & Wolf, Cambridge

•课程要求

成绩考核•

课堂笔记•

平时作业25%•

考试成绩20%(Midterm) + 45%(Final)•严肃纪律(点名) 10%

•课程网址：http://202.116.84.117:403/

第1章引言

§1.1 光学发展史

1.中国古代

它是一门古老的学科。早在3000年前的中国，人们就有利用光学现象的先例。如铜镜、凹面镜取火（《周礼·考工记》，周朝）等。到了公园前400年，我国出现了有关针孔成像（《墨经》：“景到（倒），在午有端，与景长，说在端。

"）、平面镜和球面镜（《梦溪笔谈》，宋朝）等早期光学实验记录。

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最早的光学实验

•世界上最早的光学实验，是我国二千四五百年前，由杰出科学家墨翟和他的学生进行的。

•在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着小孔站在屋外，屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会出现这奇怪的现象呢?

•墨家解释说，这是因为光线像射箭一样，是直线进行的。人体下部挡住直射过来的光线，穿过小孔，成影在上边；人体上部挡住直射过来的光线，穿过小孔，成影在下边，就成了倒立的影。并且还指出，人的位置离墙壁由远及近，暗室里的影也由小变大，倒立在墙上。这在世界上是对光直线传播的第一次科学解

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释。

第1章引言

§1.2 世界史•欧几里德（

Euclid, 330～275

B.C.，希腊人）在光学一书

中，对平面镜成像进行了研究，

并且指出反射角与入射角相等的关系。

•长期以来，人们对光学的科学研究集中在光的本质、光的传播以及与物质的相互作用方面。对于光究竟是什么，直到17世纪才形成两种看法各异的观点――微粒说和波动说。

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17th century: optics takes off •1621: 折射定律Law of Refraction,

Willebrord Snell (Holland)

•1664: 干涉interference:

color in thin films, Robert Hooke (England)

light is a rapid vibratory motion in media

•1665: 衍射diffraction,

Francesco Grimaldi (Italy)

•1677: wave theory,

Christiaan Huygens (Holland)

•1704: particles , Isaac Newton (England)

Progress in optical instrumentation:

refracting telescope, compound microscope Lecture 1

17•光一直是哲学家和科学家们感兴趣的话题。

•早期的光学研究：几何光学（直线传播、反射、折射、镜面成像、透镜成像等问题），但不涉及光电本质。

•笛卡尔首先提出了关于光本性的两种假说，一种认为光是类似于微粒的一种物质，另一个认为光是一

种以“以太”为·煤质的压力。

牛顿在剑桥大学时进行光学实验

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•惠更斯认为，光以球面波

的形式连续传播。在烛光

中的每一个小区域都能以

该区域为中心产生其本身

的球面波。