光学发展简史现代光学时期

发布网友 发布时间：2024-10-24 00:49

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热心网友 时间：2024-11-09 17:16

光学发展简史现代光学时期

从20世纪中叶起，光学随着新技术的出现，形成许多新的分支学科，应用领域广泛。几何光学发展初期是为了设计各种光学仪器，而物理光学在科学技术进步中则展现出巨大的威力，如光的干涉在精密测量中不可或缺，衍射光栅是重要分光仪器，光谱在人类认识物质微观结构方面起到关键作用。数学与光的衍射结合，形成了傅里叶光学，应用到信息处理、像质评价、光学计算等领域。激光的发明成为光学发展史上的性里程碑，具有高强度、单色性和方向性强的性能，广泛应用于材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、农业等领域。激光还为同位素分离、信息处理、受控核聚变、军事应用提供了前景。

20世纪中叶，光学进入新时期，成为现代物理学和现代科学技术前沿的重要组成部分。最重要的成就之一是发现原子和分子的受激辐射，并创造出产生受激辐射的技术。爱因斯坦于1916年预言了原子和分子的受激辐射，1960年梅曼使用红宝石制成第一台可见光激光器，同年制作出氦氖激光器，1962年半导体激光器问世，1963年产生可调谐染料激光器。激光因具有极好的单色性、高亮度和良好方向性，在发现后迅速发展，广泛应用于技术领域，引起科技重大变化。

光学的一个重要分支包括成像光学、全息术和光学信息处理。成像光学最早可追溯到1873年阿贝提出的显微镜成像理论和1906年波特的实验验证。1935年泽尔尼克提出位相反衬观察法，蔡司工厂据此制成相衬显微镜，泽尔尼克因此获得了1953年诺贝尔物理学奖。1948年伽柏提出的现代全息照相术前身波阵面再现原理，伽柏因此获得1971年诺贝尔物理学奖。自20世纪50年代以来，光学与数学、电子技术、通信理论结合，引入频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算，形成“博里叶光学”。激光与改进的全息术形成光学信息处理领域。光纤通信基于这方面理论的重要成就，为信息传输和处理提供崭新技术。

现代光学与强激光产生的非线性光学现象引起人们注意。激光光谱学，包括激光喇曼光谱学、高分辨率光谱和皮秒超短脉冲，以及可调谐激光技术的出现，使传统光谱学发生巨大变化，成为深入研究物质微观结构、运动规律及能量转换机制的重要手段。激光光谱学为凝聚态物理学、分子生物学和化学动态过程的研究提供了前所未有的技术。

综上，现代光学与其他学科和技术的结合，在人们生产和生活中发挥着日益重大作用和影响，成为人们认识自然、改造自然以及提高劳动生产率的越来越强有力的武器。

光学是物理学中最古老的一个基础学科，又是当前科学研究中最活跃的学科之一。随着人类对自然的认识不断深入，光学的发展大致经历了几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期等5个时期。