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第17章 光学基本知识

    光学是物理学中发展较早的一个分支。人们最初是从物体成像的研究中形成了光线的概念,并根据光线沿直线传播的现象总结出有关规律,从而逐步形成了几何光学。17世纪已有两种关于光的本性的学说:一是牛顿所提出的微粒说,认为光是一股微粒流;二是惠更斯所提出的波动说,认为光是机械振动在特殊介质“以太”中的传播。起初,微粒说占统治地位。19世纪以来,随着实验技术的提高,光的干涉 、衍射 、偏振等实验结果证明光具有波动性,并且是横波,使光的波动学说获得普遍承认。
    19世纪后半叶,麦克斯韦提出了电磁波理论,又为赫兹的实验所证实,人们才认识到光不是机械波,而是一种电磁波,形成了以电磁理论为基础的波动光学
    在19世纪末,20世纪初,当人们深入到光与物质的相互作用问题时,又进一步发现了光电效应等新现象,无法用波动光学理论来解释,只有从光的量子性出发才能说明,即认为光是有一定质量 、能量和动量的光子流。而今,我们认识到光具有波动和粒子两方面相互并存的性质,称为光的二象性。由于光具有波粒二象性,所以对光的全面描述需运用量子力学的理论。根据光的量子性从微观上研究光与物质相互作用的学科叫做量子光学。20世纪60年代激光的发现,使光学的发展又获得了新的活力。激光技术与相关学科相结合, 导致了光全息技术光信息处理技术光纤技术等的飞速发展,非线性光学傅里叶光学等现代光学分支逐渐形成,带动了物理学及其相关科学的不断发展。
    在本篇中我们主要通过光的干涉衍射偏振现象讨论光的波动性。
    本章中有些内容是学习本篇波动光学所需要的预备知识,扼要地对中学物理的几何光学中有关内容及其它一些知识作些简述,供同学们复习或参考。