現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展
現(xiàn)代光學(xué)和其他學(xué)科和技術(shù)的結(jié)合,在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮這日益重大的作用和影響,為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提供了強(qiáng)有力的科技力量。
眾所周知,因?yàn)橛辛斯,人們才能看見這個(gè)色彩斑斕的世界,才能在這世界上生存。因此在我們的生活中有許許多多的光現(xiàn)象及其應(yīng)用的產(chǎn)生。無論是建造藝術(shù),還是雕塑、繪畫及舞蹈藝術(shù)等眾多領(lǐng)域都離不開光的存在,也因?yàn)橛辛斯獾拇嬖,使其更加的炫目奪人。 那么,光在于現(xiàn)代是如何發(fā)揮它對(duì)人類的作用的呢?而光又是如何發(fā)展成為現(xiàn)代光學(xué)呢? 20世紀(jì)中葉隨著新技術(shù)的出現(xiàn),新的理論也不斷發(fā)展,由于光學(xué)的應(yīng)用十分廣泛,已逐步形成了許多新的分支學(xué)科或邊緣學(xué)科。幾何光學(xué)本來就是為設(shè)計(jì)各種光學(xué)儀器而發(fā)展起來的專門學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,物理光學(xué)也越來越顯示出它的威力,例如光的干涉目前仍是精密測(cè)量中無可替代的手段,衍射光柵則是重要的分光儀器,光譜在人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)(如原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)等)方面曾起了關(guān)鍵性的作用,人們把數(shù)學(xué)、信息論與光的衍射結(jié)合起來,發(fā)展起一門新的學(xué)科——傅里葉光學(xué)把它應(yīng)用到信息處理、像質(zhì)評(píng)價(jià)、光學(xué)計(jì)算等技術(shù)中去。特別是激光的發(fā)明,可以說是光學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)革命性的里程碑,由于激光具有強(qiáng)度大、單色性好、方向性強(qiáng)等一系列獨(dú)特的性能,自從它問世以來,很快被運(yùn)用到材料加工、精密測(cè)量、通訊、測(cè)距、全息檢測(cè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等極為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域,取得了優(yōu)異的成績(jī)。此外,激光還為同位素分離、儲(chǔ)化,信息處理、受控核聚變、以及軍事上的應(yīng)用,展現(xiàn)了光輝的前景。 光學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支, 是一門古老的自然學(xué)科, 已經(jīng)有數(shù)千年發(fā)展歷史。在十七世紀(jì)前后, 光學(xué)已初步形成了一門獨(dú)立的學(xué)科。以牛頓為代表的微粒說和與之相應(yīng)的幾何光學(xué);以及以惠更斯為代表的波動(dòng)說和與之相應(yīng)的波動(dòng)光學(xué)構(gòu)成了光學(xué)理論的兩大支柱。到十九世紀(jì)末, 麥克斯韋天才地總結(jié)和擴(kuò)充了當(dāng)時(shí)已知的電磁學(xué)知識(shí), 提出了麥克斯韋方程組, 把波動(dòng)光學(xué)推到了一個(gè)更高的階段。然而, 人們對(duì)光的更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)是與量子力學(xué)和相對(duì)論的建立分不開的。一方面, 十九世紀(jì)及其以前的光學(xué)為這兩個(gè)劃時(shí)代的物理理論的建立提供了依據(jù)。另一方面, 這兩個(gè)理論的建立, 更加深了人類對(duì)光學(xué)有關(guān)現(xiàn)象的深入了解。從十七世紀(jì)到現(xiàn)在,光學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了萌芽時(shí)期、幾何光學(xué)時(shí)期、波動(dòng)光學(xué)時(shí)期、量子光學(xué)時(shí)期、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期等五大歷史時(shí)期。 而現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期主要從20世紀(jì)中葉開始它包括了激光光學(xué)、非線性光學(xué)、纖維光學(xué)、薄膜光學(xué)與集成光學(xué)、信息光學(xué)、傅里葉變換光學(xué)、光電子學(xué)等新的光學(xué)分支學(xué)科。特別是激光問世以后,光學(xué)開始進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期,以致于成為現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿的重要組成部分。其中最重要的成就,就是發(fā)現(xiàn)了愛因斯坦于1916年預(yù)言過的原子和分子的受激輻射,并且創(chuàng)造了許多具體的產(chǎn)生受激輻射的技術(shù)。 愛因斯坦研究輻射時(shí)指出,在一定條件下,如果能使受激輻射繼續(xù)去激發(fā)其他粒子,造成連鎖反應(yīng),雪崩似地獲得放大效果,最后就可得到單色性極強(qiáng)的輻射,即激光。 光學(xué)的另一個(gè)重要的分支是由成像光學(xué)、全息術(shù)和光學(xué)信息處理組成的。這一分支最早可追溯到1873年阿貝提出的顯微鏡成像理論,和1906年波特為之完成的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;1935年澤爾尼克提出位相反襯觀察法,并依此由蔡司工廠制成相襯顯微鏡,為此他獲得了1953年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng);1948年伽柏提出的現(xiàn)代全息照相術(shù)的前身——波陣面再現(xiàn)原理,為此,伽柏獲得了1971年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 自20世紀(jì)50年代以來,人們開始把數(shù)學(xué)、電子技術(shù)和通信理論與光學(xué)結(jié)合起來,給光學(xué)引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關(guān)運(yùn)算等概念,更新了經(jīng)典成像光學(xué),形成了所謂“傅里葉光學(xué)”。再加上由于激光所提供的相干光和由利思及阿帕特內(nèi)克斯改進(jìn)了的全息術(shù),形成了一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域——光學(xué)信息處理,也就是信息光學(xué)。信息光學(xué)技術(shù)也稱為光信息處理, 它是應(yīng)用信息光學(xué)理論具體解決光信息的接收與傳遞, 加工與確認(rèn)等方面的知識(shí)。光信息處理的特點(diǎn)就在于它能同時(shí)處理二維圖象, 而且處理信息量特別大, 處理速度也極快一張照片的傅立葉變換, 用計(jì)算機(jī)需幾個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能完成, 但用光學(xué)透鏡,在一瞬間就完成了!光纖通信就是依據(jù)這方面理論的重要成就,它為信息傳輸和處理提供了嶄新的技術(shù)。 總之,現(xiàn)代光學(xué)和其他學(xué)科和技術(shù)的結(jié)合,在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮這日益重大的作用和影響,為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然以及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提供了強(qiáng)有力的科技力量。 |
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rfoptic:信息量的確比較大,我們只要專注光學(xué)應(yīng)用的一個(gè)方面就不錯(cuò)了(2019-04-22)
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leioone:現(xiàn)在還需要有更大的發(fā)展(2019-04-07)
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fengzhuoen:信息量太大啦_(|3」∠)_(2019-04-04)
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