一段神奇的光學(xué)發(fā)展簡史

Hello~大家好~這里是長春中國光學(xué)科學(xué)技術(shù)館電臺~今天和大家分享一段光學(xué)發(fā)展簡史。

1.起初神創(chuàng)造天地。

2.地是空虛混沌。淵面黑暗。神的靈運行在水面上。

3.神說：“要有光。”就有了光。

4.神看光是好的，就把光暗分開了。

5. 神稱光為晝，稱暗為夜。有晚上，有早晨，這是頭一日。

——《圣經(jīng)·舊約·創(chuàng)世紀(jì)》

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在《圣經(jīng)·舊約》的開篇

上帝創(chuàng)造世界的第一天

就誕生了光

從此，光便成了萬物之源

人類從外界獲得的信息

80%都來自光的視界

上古神話中的夸父追日，體現(xiàn)了對光明的無限情感；孔子路遇兩小兒辯日，閃爍著對于光的理性火花；墨子的“小孔成像”實驗，一舉揭開了人類的光學(xué)紀(jì)元。

歷經(jīng)數(shù)千年歲月，光學(xué)，這門最古老的物理學(xué)科，至今仍活躍在科技創(chuàng)新的最前沿。隨著世界首顆量子實驗衛(wèi)星的上天，光學(xué)的明天必將更加輝煌燦爛！

【光學(xué)萌芽時期】

墨子是中國光學(xué)的祖師爺，

光的直線傳播，

通過看似簡單的“小孔成像”實驗，

就這樣被他發(fā)現(xiàn)。

鏡子的問世，

照出了人類的愛美之心，

也是光的反射原理的直觀呈現(xiàn)。

“我心匪鑒，不可以茹?！?/p>

有時候，人們希望

從鏡中看清自己的真實面目；

有時候，又討厭

鏡子對自身缺陷的“口無遮攔”。

愛思考的莊子，

照鏡子也照出了道家的影像。

“鑒以鑒影，而鑒以有影，兩鑒相鑒重影無窮?！?/p>

讓人仿佛看到一個老頑童，

饒有趣味地觀察光線在兩鏡之間往復(fù)反射，

真真假假，虛虛幻幻。

“綠兮衣兮，綠衣黃裳?！?/p>

周朝上衣下裳的規(guī)范，

“正色”與“間色”的區(qū)分，

可謂“三基色”的最初模樣。

美麗的彩虹

“背日噴乎水，成虹霓之狀?！?/p>

“青箬笠，綠蓑衣”的唐人張志和，

不僅認識到彩虹的成因，

更第一次做出人工造虹的實驗。

【幾何光學(xué)時期】

從這里開始，

我們把目光轉(zhuǎn)向西方。

西方早期的光學(xué)小苗，

還沒有中國的茁壯。

直到明朝中葉，

凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡

以及暗箱、幻燈等光學(xué)元件在西方相繼出現(xiàn)，

才顯示出比中國更具前瞻性的光學(xué)眼光。

17世紀(jì)是光學(xué)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點。

經(jīng)過開普勒、斯涅耳、笛卡兒等“大神”的遞進，

最終由費馬推導(dǎo)出光的反射和折射定律，

成為幾何光學(xué)的濫觴。

與此同時，

第一架望遠鏡的發(fā)明，

促進了天文學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展；

第一臺顯微鏡的誕生，

為生物學(xué)研究提供了革命性的方向。

（微粒說）

（波動說）

17世紀(jì)下半葉，

牛頓和惠更斯打了一場“光學(xué)大戰(zhàn)”。

牛頓通過著名的三棱鏡色散試驗，

提出了“微粒說”的設(shè)想；

惠更斯則提出了“波動說”，

二人對光的本質(zhì)的理解各持一端。

這場爭論一直持續(xù)了200多年，

直到另一個“大神”愛因斯坦出現(xiàn)。

【波動光學(xué)時期】

進入19世紀(jì)，

牛頓的“微粒說”漸漸冷場，

而波動光學(xué)則得到不斷完善。

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（楊氏雙縫干涉實驗）

先是“科學(xué)全才”托馬斯·楊，

做了著名的楊氏雙縫干涉實驗，

并為波動光學(xué)研究指明了方向；

后是“物理光學(xué)的締造者”菲涅耳，

建立了惠更斯－菲涅耳原理，

為波動光學(xué)理論做出了不可磨滅的貢獻。

后來，“科學(xué)大咖”

法拉第、韋伯、麥克斯韋又發(fā)現(xiàn)，

光還是一種電磁現(xiàn)象。

這種關(guān)系被赫茲所證實，

并提出“光電效應(yīng)”這一劃時代的主張。

【量子光學(xué)時期】

量子光學(xué)的創(chuàng)始人普朗克，

與愛因斯坦并稱為

“20世紀(jì)最重要的兩大物理學(xué)家”。

普朗克的最大貢獻，

就是提出了能量量子化。

普朗克量子論的核心是，

電磁波的吸收和發(fā)射并不連續(xù)，

而是以一種最小的能量單位

即“能量子”跳躍式增減。

由于量子論的正式提出時間

是1900年12月14日，

由此，12月14日便成為“量子日”，

以紀(jì)念這位偉大的先賢。

受普朗克的啟發(fā)，

1905年，愛因斯坦提出光量子假說，

認為光在空間以光量子傳播，

光子的能量跟光的頻率成正比，

光的頻率越高，

光子的能量越大。

光量子假說，

從理論上論證了赫茲的光電效應(yīng)，

愛氏也因此榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。

同年5月，

愛因斯坦又提出了狹義相對論，

開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。

1905年因此被稱為“愛因斯坦奇跡年”。

這樣，在20世紀(jì)初，

一方面確證了光是電磁波，

另一方面確證了光的量子性，

進而確認，波粒二象性才是光的本相。

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【現(xiàn)代光學(xué)時期】

從20世紀(jì)中葉起，

光學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)越來越豐富多樣。

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，

物理光學(xué)越來越顯出威力的巨大。

光譜在人類認識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)方面，

一直有著關(guān)鍵性的影響；

尤其是激光的發(fā)明，

讓現(xiàn)代光學(xué)走到了科技創(chuàng)新的前沿；

光學(xué)信息處理也成為當(dāng)今的一門顯學(xué)，

光纖通信為信息傳輸和處理提供了全新的方案。

從這里開始，

我們把目光收回到中國身上。

2016年8月16日凌晨，

世界首顆星子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”，

從甘肅酒泉基地發(fā)射上天。

“墨子號”的命名，

表達了對“中國科學(xué)家始祖”的敬仰；

“墨子號”的發(fā)射，

標(biāo)志著中國已站上了

“第二次量子革命”的潮頭浪尖！

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