00甲型光学绪论-2010

《光学》·崔宏滨物理系凝聚态物理专业办公室：物理楼320,物理学院Tel：3607624,3607426Email：[e-mail]光学多媒体网页://lqcc.ustc.edu.cn/work/助教•张斗国教学参考书推荐•崔宏滨李永平段开敏《光学》科学出版社2008年7月第一版配多媒体光盘39.8万字赵凯华钟锡华《光学》•北京大学出版社•1984年1月第一版•上、下册•53万字钟锡华《现代光学基础》•北京大学出版社•2003年9月第一版，70万字赵凯华《光学》•高等教育出版社•2004年11月第一版•~50万字其他《光学》教材•郭光灿章志鸣郭永康母国光EugeneHechtOptics•FourthEditionBorn&WolfPrinciplesofOptics•7thEdition•有中译本课程考核方式及作业要求•作业：~30%；期中考试：~30%；期末考试：~40%•对平时作业的要求：•独立完成•按时交作业•特别声明：作业迟交超过一周（第三周以后），助教有权拒收；不接受任何人以任何理由在期末补交作业绪论•细推物理须行乐，何用浮名绊此身？•——杜甫《曲江二首》之一••人每时每刻都在呼吸着，所以并不觉得呼吸是一种幸福。但如果不能呼吸了，将会怎样？物理学对于我来说就像呼吸一样。•——李政道一．关于物理学•物理学是一门自然科学，我们反复学习、必须学习。这是为什么？•说明物理学在我们的人生中是十分重要的。•物理学有多么重要？•“物理照耀世界”•难道是王婆卖瓜吗？•计算机有多么重要？•计算机是集合了当代最先进科技成果的产品。磁盘光盘显示器磁学光电子学主板内存CPUIC制备材料半导体光刻量子力学量子力学rayXLaser,等离子液晶CRT荧光粉扫描电子束电磁学固体物理学固体物理学固体物理学，固体物理学量子力学与其说是计算机改变了我们的社会，不如说是量子力学，或者Einstein改变了这一切。二．物理学的研究方法•1．物理学是一门实验科学一切结论都来自于实验，一切结论都要经过实验的检验。SirIsaacNewton1643-172746岁时画像•2．物理学的理论体系Newton,《自然哲学的数学原理》物理学的研究对象——自然的原理。物理学的理论体系——数学逻辑，用严格的数学理论阐述、推导和研究物理学的规律。按牛顿的理解，物理学就是将自然界的原理用数学理论加以阐述的科学体系。牛顿自存《原理》第一版，其中有为第二版所做的修改手迹。•3．物理模型•为了概括对象的本质和特征，需要建立研究对象的物理模型。•所谓模型，就是模拟真实的一种形象化的构型。•从模型，可以得出新的结论。•结论必须同实验结果进行对比，“自洽”。•新模型的建立，标志着新理论的建立，模型被修正，标志着物理学有了新的发展。三．光是什么？•上帝说：“要有光”，于是就有了光。……这是头一日。——《圣经·创世纪》•察其言而观其行，方能知其人。•研究光的本质，必须从其现象开始。•现象，则表现在光与物质的相互作用中。•光在与不同物质的相互作用中，表现出不同的性质。•可以用不同的物理模型对光进行描述。1.光的宏观表现•传播定律：均匀介质中，光沿直线传播•反射定律：i’=i•折射定律：nsini=n’sini’光线模型2.光与小尺度物体的作用•1801年，T．Young在光通过双孔的实验中，首次观察到了光的干涉现象•1808年，Malus观察到了光的偏振现象，说明光是横波•1815年，Fresnel用光的波动假设导出了光的圆孔衍射•1865年，Maxwell提出电磁波理论，后来Hertz证实光是电磁波光的电磁波模型3、在原子尺度上的表现•“紫外灾难”，1900年由Plank用分立谐振子解决。•1905年，Einstein用能量子假设成功解释光电效应。•1921年，Compton用弹性碰撞解释了x射线的非相干散射（散射波的波长改变）•光量子模型•光具有波粒二象性，这也是一切量子现象的基本属性。•波：几率波，具有线性叠加性•粒：分立的能量子，E=hν=ħω，p=hν/c=h/λ•与几何光学时期惠更斯与牛顿的波动性和粒子性有根本的不同大学《光学》课程的内容•几何光学•波动光学•光的量子性•波动光学是光学的核心•从波动光学可以向另两部分扩展和延伸•但决不是简单的方法和内容的扩展•而是物理模型和物理思想的革命《光学》在大学物理中的地位•无可否认的事实：最先进的科学仪器几乎都离不开基于几何光学的光路系统和基于波动光学的测量分析系统•光学有独特的研究方法，不能将光学纳入力学（机械波）或电磁学（电磁波）的范畴•光学是经典物理学向近代物理学过渡的桥梁和纽带：黑体辐射的紫外灾难（乌云之一）导致的建立量子论的建立，迈克尔孙否定光在“以太”中的传播（乌云之二）导致相对论的建立