1、普朗克是德國物理學家，量子物理學的開創(chuàng)者和奠基人，被尊稱為 “量子之父” 1918年諾貝爾物理學獎金的獲得者。他的偉大成就，就是創(chuàng)立了量子理論，這是物理學史上的一次巨大變革。從此結束了經(jīng)典物理學一統(tǒng)天下的局面。1900年，普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念，導出了與實驗完全符合的黑體輻射經(jīng)驗公式。在理論上導出這個公式，必須假設物質輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一個最小能量的整數(shù)倍。普朗克把這一最小能量單位稱為“能量子”。普朗克的假設解決了黑體輻射的理論困難。普朗克還進一步提出了能量子與頻率成正比的觀點，并引入了普朗克常數(shù)h。量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代理論和實驗的不可缺少的基本理論。普朗克由于創(chuàng)

2、立了量子理論而獲得了諾貝爾獎金。光的波粒二象性-普朗克量子假設構成物體的分子、原子可視為在各自平衡位置附近振動的帶電線性諧振子，這些振子既可以發(fā)射輻射能，也可以吸收輻射能。諧振子發(fā)射和吸收輻射能量是某些分立狀態(tài)，是最小能量單位 hn的整數(shù)倍，即 發(fā)射或吸收電磁輻射只能以量子方式進行，每個能量子能量為e = hn 其中h 是普朗克常量，n 為諧振子的振動頻率。 一個頻率為n 的諧振子的最小能量是hn ，它與周圍的輻射場交換能量時，也只能整個地吸收或放出一個能量子 ?！傲孔印钡母拍盍孔樱ɑ何⒂^世界的一個特殊概念，按某種規(guī)律取分立值的物理量。如：電荷量子（化）量量子（化）普朗克公式：能量不連續(xù)的

3、概念與經(jīng)典物理學是完全不相容的！ 普朗克公式： 普朗克的量子假設：突破了經(jīng)典物理學的能量連續(xù)的觀念，在物理學史上第一次提出了微觀粒子能量量子化的概念，這對量子物理學的誕生起了極大的推動作用。 設有一音叉，其尖端的質量為0.050kg，其頻率被調到480Hz，振幅1.0mm。試求音叉尖端振動的量子數(shù)。 由諧振子的能量公式知，諧振子的能量為 根據(jù)普朗克量子假設： ，音叉尖端的振動量子數(shù)為光電效應 當光照到某些金屬的表面時，金屬內(nèi)部的自由電子會逸出金屬表面，這種光致電子發(fā)射現(xiàn)象稱為光電效應。（1887年德國物理學家赫茲首先發(fā)現(xiàn)光電發(fā)射現(xiàn)象，1888年又被俄物理學家斯托列托夫用實驗證明。） 實驗裝置：

4、光通過石英窗口照射陰極K，光電子從陰極表面逸出。光電子在電場加速下向極A運動，形成光電流。試驗規(guī)律:截止頻率：對某一種金屬只有當入射光頻率大于某一頻率時，電子才能從金屬表面逸出（紅限）。遏止電勢差：與入射光頻率具有線性關系。光電效應瞬時性：遲滯時間不超過 10-9 秒經(jīng)典理論與實驗規(guī)律的矛盾：無論何種頻率的光，只要其強度足夠大，電子就能獲得足夠的能量，從金屬表面逸出；電子的動能取決于光的動能，而與頻率無關；在光強很小時，即使光的頻率大于截止頻率，也不應有電子發(fā)射 。愛因斯坦光量子學說（1905年）：可看成由微粒（光子）構成的粒子流（光量子），在真空中以 運動，頻率為 光子能量為 愛因斯坦光電效

5、應方程：式中為逸出功， 為電子從表面上逸出時初動能。 。光頻率n A/h 時，電子吸收一個光子即可克服逸出功 A 逸出電子最大初動能和光頻率 n 成線性關系單位時間到達單位垂直面積的光子數(shù)為N，Nhn 。 I 越強 , 到陰極的光子越多, 則逸出的光電子越多。電子吸收一個光子即可逸出，不需要長時間的能量積累3、 光的波粒二象性:光具有波動性和粒子性兩個側面，是微觀粒子的基本屬性，在某些情況下突出顯示某一個側面。光具有波動性和粒子性兩個側面作為粒子：有 和能量由相對論知對于光 ，則有或 作為波：兩者關系為：光子的波動性和粒子性是光子本性在不同條件下表現(xiàn)出來的兩個側面：波動性突出呈現(xiàn)在其傳播過程中

6、，粒子性突出呈現(xiàn)在其與物質的相互作用中。光的波動性和粒子性隨頻率范圍的不同而有不同的表現(xiàn)：在低頻或長波區(qū)，光的波動性比較顯著；而在高頻或短波區(qū)，粒子性卻比較突出。 普朗克常量把光的波動性和粒子性 聯(lián)系起來了。要對波粒二象性進行完善描述，必須采用量子力學方法（波函數(shù)）。計算波長為600nm的紅光與波長為0.1nm的X光的光子能量。紅光光子能量為：X光光子能量為 原子的發(fā)射光譜是線狀光譜每種原子有其獨特的發(fā)射光譜識別不同原子的標志分子射光譜:若干光譜帶組成的帶狀光譜,分子能級結構非常復雜分子的能量能級間隔滿足 分子的轉動能級間的躍遷發(fā)出遠紅外輻射；振動能級間的躍遷發(fā)出中紅外輻射；而電子級間的躍遷發(fā)

7、出可見光和紫外輻射。二、發(fā)光過程的類型按照激發(fā)方式分類,熱輻射 太陽、白熾燈等電致發(fā)光 閃電、霓虹燈以及半導體、PN結的發(fā)光過程等光致發(fā)光 日光燈、熒光、磷光等化學發(fā)光 燃燒發(fā)光、生物發(fā)光等,按照輻射方式分類:自發(fā)輻射 , 自發(fā)輻射所發(fā)出的光沒有相干性原子在某一能級停留的平均時間能級的平均壽命（ ）處于高能級的原子中，在單位時間內(nèi)從高能級E2自發(fā)躍遷到低能級E1的原子數(shù)比率A21，稱為原子自發(fā)躍遷的概率，它與高能級E2的平壽命之間存在如下關系受激輻射 , 受激吸收受激輻射這兩個光子再引起其它原子產(chǎn)生受激輻射，就會得到更多的相同特征的光子，這個現(xiàn)象稱為光放大光放大。區(qū)別: 激光光源或是普通光源三

8、、激光原理 受激輻射光放大簡稱為激光。粒子數(shù)反轉，在溫度為 T 的平衡態(tài)下，原子中的電子處于高、低兩個能級上的數(shù)目之比為正常分布：N1N2。光吸收比光輻射占優(yōu)勢。粒子數(shù)反轉：N2N1。光通過物質得到光放大。粒子數(shù)反轉必須具備的條件：能量的供應過程激勵（光泵浦）工作物質內(nèi)必須存在亞穩(wěn)態(tài)能級光學諧振腔；使某一方向、某一頻率的輻射不斷得到加強，其它方向、其它頻率的輻射受到抑制的裝置激光器的基本構成及激光的形成具有亞穩(wěn)態(tài)能級結構的工作物質、激勵系統(tǒng)和光學諧振腔 ，光束在諧振腔內(nèi)來回震蕩，在工作物質中的傳播使光得以放大，并輸出激光。四、激光的特性與應用，特性方向性強強度高 單色性好 相干性好應用：可用于

9、精密加工，醫(yī)學，核聚變等。激光加工 6KW CO2 激光加工機在進行金屬表面涂敷合金粉末的作業(yè)湯斯1954年在量子電子學研究中實現(xiàn)了氨分子的粒子數(shù)反轉，研制了微波激射器和激光器；普羅霍洛夫和巴索夫1958年幾乎同時在量子電子學的基礎研究中，根據(jù)微波激射器和激光器原理研制了振蕩器和放大器。以上工作導致了激光器的發(fā)明。光的吸收 吸收光譜：當光波在媒質中傳播時，由于光波和物質的相互作用，一般呈現(xiàn)兩種效應 -光波和物質作用的兩種效應：折射和雙折射現(xiàn)象（速度減慢）和消光現(xiàn)象 ：散射 (scattering)現(xiàn)象 (部分光波沿其它方向傳播) 和吸收 (absorption)現(xiàn)象(光能轉換成其它形式的能量)

10、一、光吸收的類型：一般吸收（ general absorption ）在給定的波段范圍內(nèi)，若介質對光的吸收很少，而且光吸收量與波長無關。在可見光范圍內(nèi)，一般吸收意味著光通過介質后不改變顏色而只改變強度。選擇吸收（selective absorption ）在給定的波段范圍內(nèi)，媒質吸收某種波長的光能比較顯著。在可見光范圍內(nèi)，選擇吸收意味著光通過介質后既改變顏色也改變強度。如果不把光局限于可見光范圍以內(nèi)，可以說一切物質都具有一般吸收和選擇吸收兩種特性。選擇吸收性是物體呈現(xiàn)顏色的主要原因。 二、朗伯定律 比爾定律 朗伯定律稱為吸收系數(shù)，“”號表示隨 x 增加 I 減小。將上式積分：（朗伯定律的數(shù)學形

11、式） 引入透光率 T 和吸收度 A ，并定義 上式表示為 實驗表明，在光強變化相當大的范圍（約1020倍）內(nèi)，透射光強度滿足朗伯定律的數(shù)學形式。因此，朗伯定律適用于光強變化相當大的場合。比爾定律：比爾定律是朗伯定律在溶液情形下的應用。稀溶液的吸收系數(shù)與溶液濃度有關，即朗伯定律可變?yōu)椋菏且粋€與濃度無關的常數(shù)，它表征了吸收物質的分子特性，C 為溶液的吸收度A與濃度 C 呈線性關系實際測量中觀察到吸收度與濃度關系偏離線性的情況，說明比爾定律的成立是有條件的。比爾定律只在溶質分子的吸收本領不受它周圍鄰近分子的影響時才成立。 光的反射、散射、溫度、時間、壓力等都會對比爾定律產(chǎn)生影響 。朗伯定律始終成立，

12、但比爾定律有時不一定成立?？紤] loge1/2.303令 ， ，上式被簡化為式中，D 稱為吸光度，e 稱為消光系數(shù) 。這種方法稱為分光光度分析或比色分析。當一束復色光透過一定厚度的介質時，利用介質對光的吸收作用因波長而異，可產(chǎn)生吸收光譜。產(chǎn)生連續(xù)光譜的光源所發(fā)的光，通過具有選擇吸收特性的物質后，用光譜儀可以觀察到，在連續(xù)的發(fā)射光譜中，呈現(xiàn)出與發(fā)生吸收的波長區(qū)域相對應的一些暗線或暗帶，這就是吸收光譜。 若用原子化裝置代替樣品室，就可得到某元素的原子吸收光譜。所謂原子化就是使待測樣品中的原子達到霧化狀態(tài)，并保證霧化原子處于基態(tài)。這樣一旦有外來光照，原子便可吸收外來光，產(chǎn)生吸收光譜。每種元素都有其特

13、征吸收波長和吸收光譜 ，原子吸收光譜廣泛應用于定量分析中 對于氣體、液體和固體而言，一般在紅外區(qū)有選擇吸收。吸收譜線寬度增大且組成連續(xù)譜帶，稱為帶狀光譜。紅外光譜分析常用于科學研究及生產(chǎn)實踐中。植物對光的吸收主要靠色素系統(tǒng)來實現(xiàn)，這些色素對300750nm的可見光有不同的吸收率。光束在介質中傳播時，部分光線偏離原方向分散傳播的現(xiàn)象稱為光的散射。光散射的基本規(guī)律：從分子理論來看，光波射入介質后，將激起介質中的電子作受迫振動，從而發(fā)散出相干次波。只要分子密度是均勻的，次波相干迭加的結果，只剩下遵從幾何光學規(guī)律的沿原方向傳播的光線，其余方向的振動完全抵消；若介質是不均勻的，它能夠破壞次波的干涉相消，

14、從而引起光的散射。光通過介質時，散射會使透射光的強度減弱，當僅考慮散射時，透射光遵從指數(shù)衰減規(guī)律：式中I0為入射光強， 為散射系數(shù)。實際上介質對光的吸收和散射同時存在，故透射光的強度為：式中 為吸收系數(shù)，（ + ）為衰減系數(shù)。光散射的基本類型據(jù)介質不均勻性質的起因，散射分為兩類：延德爾散射 ：光通過懸浮質點（或微粒）的散射，如光在膠體、乳濁液以及含有煙、霧、灰塵的大氣中的散射。 分子散射：在表面看來十分純凈、均勻的液體和氣體中，也能觀察到較微弱的散射。這種因介質分子的密度漲落而引起的散射稱為分子散射。物質處于氣、液二相的臨界點時，密度漲落很大，在光線照射下會的出現(xiàn)強烈散射，亦屬分子散射。瑞利散

15、射與喇曼散射 瑞利首先研究了第二類散射的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)散射光與入射光的頻率相同，因此，這類散射又稱瑞利散射。利用瑞利散射定律可以解釋旭日與夕陽的色彩，散射原理廣泛應用于飲料與藥物純度的檢喇曼散射 ： 1928年，印度科學家喇曼在研究溶液對光的散射時，發(fā)現(xiàn)散射光中除了有與入射光頻率n0相同的瑞利光外，還有一部分散射光的頻率與入射光不同，這種散射光的頻率為這種散射光的波長不同于入射光的波長的散射現(xiàn)象稱喇曼散射，相應的光譜稱為喇曼光譜。應用：研究分子結構、化學成分的一種主要方法。激光的出現(xiàn)，使喇曼光譜技術獲得了新生，從而得以迅速發(fā)展。 喇曼在喇曼散射方面卓有成效的研究，使他榮獲1930年諾貝爾物理學獎。

16、他是印度，也是亞洲第一位獲此殊榮的科學家。散射現(xiàn)象的量子解釋：在散射過程中，入射光子與介質分子發(fā)生彈性碰撞，分子吸收并且立即發(fā)射光子，大多數(shù)分子在這過程中仍回到原來能級，光子能量不變，散射光的頻率與入射光的頻率相同，這就是瑞利散射。在喇曼散射中，光子與分子之間是非彈性碰撞。有些分子吸收光子的一部分能量，回到較高的振動能級，散射光子減少了能量，增加了波長(減少了頻率)，這就形成喇曼散射的紅伴線。有一些分子原先處于較高的振動能級，給予光子一部分能量后回到較低能級，散射光子增加了能量，減少波長(增加頻率)這就形成喇曼散射的紫伴線。由于光子失去或獲得的能量等于分子振動能級差，所以入射光子與散射光子的頻

17、率差正好等于分子的振動頻率。光的色散 ，色散率光在物質中傳播時，其速度將比真空中小，而且不同頻率的光在同一物質中的傳播速度不同。因此，物質的折射率隨光的波長的不同而改變，這一現(xiàn)象稱為色散。色散現(xiàn)象也是光和物質相互作用的結果 。對于給定的介質而言，折射率n是波長l的函數(shù)，即 nn(l) 。色散率 棱鏡折射率與頂角 和最小偏向角 關系測得不同波長的光線通過棱鏡的最小偏向角，可以按照上式計算出棱鏡對不同波長的光的折射率，從而可繪出棱鏡的色散曲線（即折射率n與波長的關系曲線）。正常色散，曲線特點：波長l越短，折射率n越大；波長l 越短，色散率n 越大；波長l 很長時，折射率n趨于定值；不同物質的色散曲

18、線沒有簡單的相似關系。具有以上特點的色散稱為正常色散 。科希于1836年給出了正常色散的折射率與波長的函數(shù)關系： 式中l(wèi) 為真空中的波長，A、B、C 為取決于介質性質的常量，其數(shù)值可由實驗測定。當波長變化范圍不大時，上式可簡化為介質的色散率 上式表明dn/dl 0（常數(shù)B始終為正），并且色散率的數(shù)值隨波長的增加而減小，與實驗測得的正常色散曲線相符。 反常色散： 1862年，勒魯用碘蒸氣充滿三棱柱形容器研究光的折射現(xiàn)象，觀察到紫光的折射率比紅光的小，因這一現(xiàn)象與正常色散相反，勒魯稱其為反常色散。反常色散總是發(fā)生在物質的選擇吸收帶。（孔脫）曲線上從M點到N點為選擇吸收區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，折射率隨著波

19、長的減小而減小，即反常色散 。在吸收區(qū)域外，折射率隨著波長的減小而增大，是正常色散。 可見光區(qū)的折射率滿足科希公式（曲線PQ段），因此，在可見光區(qū)域是正常色散 向紅外區(qū)域延伸，在吸收帶(圖中R點)附近，明顯偏離正常色散曲線過了吸收帶重新進入透明波段時，曲線又逐漸恢復為正常色散曲線 物質的色散曲線都是由正常色散區(qū)域和反常色散區(qū)域所構成的。不論是氣體、液體或固體介質，在一定的波長區(qū)域內(nèi)，都會有選擇吸收，在這些區(qū)域中總是表現(xiàn)出反常色散。 6 激光的生物學效應 激光生物效應一般是指激光作用于生物體可能產(chǎn)生的物理、化學或生物學的反應 。 熱效應 實現(xiàn)的兩種途徑：碰撞 吸收熱效應的強弱既取決于激光的強度、

20、照射面積和照射時間，也取決于生物組織的吸光率、比熱、熱導率等物理參數(shù)。光化學效應 光化學效應是指在光的作用下產(chǎn)生的生物化學反應。光能可提高某些生物化學反應的速率。光合作用、光敏化作用、視覺作用等都是典型的光化學反應。 機械效應 當生物組織吸收激光能量時，如果能量密度超過某一確定闌值時，就會產(chǎn)生汽化并伴有機械波，若能量密度低于該閾值，就只產(chǎn)生機構波，這就是所謂的機械效應。 光不僅具有波動性，還具有粒子性，即光子有質量有動量，因而光子撞擊(照射)物體時必然會給受照處施以壓力，稱為光壓 。激光是高強度光源，它對生物體可產(chǎn)生一次壓力和二次壓力，輻射壓強為一次壓力，熱膨脹壓強、聲波和蒸發(fā)壓強、電致伸縮壓

21、強等為二次壓力。電磁場效應激光作用于生物組織引起生物組織變化稱之為激光生物電磁場效應電磁場作用于生物組織時起作用的只是電場。激光的電場強度與激光的功率密度有關。三種類型：喇曼散射 受激喇曼散射 受激布里淵散射刺激效應當激光照射生物組織時，如果強度不是很高，就不會對生物組織直接造成不可逆性的損傷，而只是產(chǎn)生某種刺激作用，這與超聲波、針刺、艾炙及熱輻射等因子所產(chǎn)生的效應相類似，稱為激光生物刺激效應。刺激效應是低功率激光作用的結果，無法用前述的作用來解釋。 一般把產(chǎn)生生物刺激效應的激光稱為“弱激光”當用弱激光照射生物機體時，激光本身只是一種刺激源。生物機體對這種刺激的應答反應可能是興奮，也可能是抑制

22、 ?？偨Y：據(jù)機理劃分：熱效應 通過發(fā)熱與生物體發(fā)生作用 非熱效應 通過光壓、電磁、光化學等方式與生物體發(fā)生作用 據(jù)強度劃分：強光生物學效應：生物材料一般會發(fā)生汽化、蒸發(fā)、熱凝、熱殺、切斷等變化弱光生物學效應：生物組織一般不會出現(xiàn)大的損傷，僅可能在遺傳、代謝等方面出現(xiàn)變化 激光在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物科學中的應用 激光檢測技術 低強度激光照射生命物質后，被吸收、反射或產(chǎn)生熒光輻射，這對生命物質的作用不是很大。但這種吸收、反射或熒光輻射與生物物質的組成，結構和狀態(tài)有關，因而帶有大量與生命物質特性有關的信息。對其進行分析就可以了解被輻射生命物質結構、組成狀態(tài)。激光熒光光譜技術 利用元素的特征熒光光譜進行化合

23、物中的痕量成分分析，在激光出現(xiàn)前就已是行之有效的經(jīng)典方法之一 。應用：檢測生物體內(nèi)的痕量元素，靈敏度一般在10-810-10g 正常狀態(tài)下的動植物組織與處于病態(tài)的組織吸收同一激光后產(chǎn)生不同的熒光光譜，所以用熒光分析技術，診斷動物的疾病及植物的病蟲害 不同營養(yǎng)狀況的植物的熒光光譜也有區(qū)別，所以可用激光熒光光譜分析技術診斷植物的營養(yǎng)狀況，以便合理施肥 測定生物大分子的基本參數(shù)激光喇曼光譜技術 喇曼光譜反映了生物大分子的振動和轉動模式。分子的振動模式不但能提供分子的組分信息，而且還能幫助人們研究生物大分子的結構。激光光聲光譜技術 激光光聲光譜技術是20實際70年代才發(fā)展起來的一門新型技術。用它進行物

24、質的定性、定量及化學變化中成分變化的分析時，靈敏度比一般吸收光譜方法高出幾個數(shù)量級。激光微束技術 激光微束技術是將高密度的激光聚集成很細的微束，用于破壞、切割特定的生物組織。光鉗技術是借助一種稱為“光學鑷子”的操作工具，利用其聚焦激光束和物質的作用，即光子和物質中粒子的作用，使光子將動量傳遞給被作用的粒子，對它產(chǎn)生一輻射壓，即可“抓住”或“操作”微小的粒子。利用這一手段，能成功地對尺寸為10nm10mm的粒子進行捕捉、定位和操作。 激光微束技術和光鉗技術主要應用于細胞工程和基因工程兩個方面 。細胞融合 外源基因注入 光激微外科手術 激光遺傳育種成活率高，與射線育種相比較，成活率高一倍左右第一代

25、能發(fā)現(xiàn)遺傳性變異 無明顯半死劑量突變類型多，有株形突變、粒形突變、品質突變以及生育期突變等激光對其它輻射損傷有復活作用等激光在畜牧獸醫(yī)上的應用 激光照射某些動物外周神經(jīng)，通過感覺神經(jīng)纖維傳輸至中樞神經(jīng)后，可呈現(xiàn)全身性鎮(zhèn)痛作用，且對心臟功能無不良影響。激光照射不育奶牛卵巢部位，其刺激作用可改善奶牛生殖激素失調現(xiàn)象，治愈奶牛的不育癥內(nèi)蒙古農(nóng)牧學院等的學者用激光處理雞卵等提高了禽卵的孵化率，他們還在雞的良種培育方面作了大量的工作。 由于激光與生命物質相互作用的機理等問題還未研究清楚，所以在使用之前，必須作大量的實驗，找出最佳條件，即最佳激光波長、處理時間、激光的功率等。 光學是研究光的本性、光的傳播

26、和接收、光與物質的相互作用及其應用的一門學科。 光學和幾何學、天文學、力學一樣，是一門有悠久歷史的學科，也是當前科學領域中最活躍的前沿陣地之一光學的發(fā)展，大體可分為五個時期 。1 萌芽時期 。2幾何光學時期 。3波動光學時期 4量子光學時期 。5現(xiàn)代光學時期 。 與之相對我們課程中涉及到的有：應用光學、物理光學、激光原理、原子分子光譜、光電器件、光電檢測、光纖通訊、光纖傳感、激光器件與技術萌芽時期 最早且有據(jù)可查的是我國春秋戰(zhàn)國時期的墨翟及其弟子的工作。從我國春秋戰(zhàn)國的墨翟（公元前468376）開始直到以后的二千年之間，可謂光學的萌芽時期。墨經(jīng)是戰(zhàn)國時期墨家學派的學術著作，集中反映了墨家在物理

27、、數(shù)學和邏輯學等方面的成就。其中有一部分討論了 幾何光學知識。包括影的形成、影與物的關系，還對光的直線傳播、反射和折射現(xiàn)象進行了實驗和觀察；由于生產(chǎn)和生活的需要，發(fā)明了透鏡、凹面鏡，并應用于實際。古希臘的歐幾里德（公元前330275）也提出了光的直線傳播性，他在光學一書中寫道：“我們假想光是以直線進行的，在線與線間還留出一些空隙來，光線自物體到人眼成為一個錐體，錐頂在人眼，錐底在物體，只有被光線碰上的東西才給我們看見，沒有碰上的東西就看不見了”。 公元二世紀，托勒密（希臘人，公元70147）研究了折射現(xiàn)象，寫了光學一書，書中記載光由空氣進入水中的入射角和折射角，得出一系列數(shù)據(jù)。他認為折射角和入

28、射角成正比。阿爾一哈金（阿拉伯人，公元 9651038）首先發(fā)明了凸透鏡，并對它進行了實驗研究，所得的結果接近于近代關于凸透鏡的理論。1299年，阿瑪?shù)伲ㄊ兰o）發(fā)明了眼鏡。因此到15世紀和16世紀紀，凹面鏡，凸面鏡，眼鏡，透鏡等光學元件已相繼出現(xiàn)。 我國宋代的沈括（10311095）在夢溪筆談中，記載了極為豐富的幾何光學知識。我國元代的自然科學家趙友欽（12791368）著有革象新書，書中記有“小罅光景”的大型光學實驗，其中討論了物體表面照度與光源發(fā)光強度以及距離之間的關系。 從時間上來看，大約包括十七、十八兩個世紀，這是光學的轉折時期。在這期間建立了光的反射定律和折射定律，為幾何光學奠定

29、了基礎。同時為了擴大人眼的觀察能力，出現(xiàn)了一些光學儀器。 如李普塞（荷蘭人，15871619）所制作的第一架望遠鏡的誕生、促進了天文學和航海事業(yè)的發(fā)展。延森（15881632）和馮特納（15801656）最早制作了復合顯微鏡，為生物學的研究提供了強有力的工具。 1609年，伽里略（意大利人， 15641642）制造了用凸透鏡做物鏡，用凹透鏡做目鏡的伽里略望遠鏡。他的不朽的功勛之一是第一個把望遠鏡指向天空，當時的目的是為了證實哥白尼（波蘭人。 14731543）的日心說。開普勒（德國人，15711630）匯集前人的光學知識，于1611年發(fā)表了屈光學一書。書中記載：他研究了折射現(xiàn)象，斷定托勒密關于

30、折射定現(xiàn)的結論并不正確， 自制望遠鏡（1609年） 為紀念他首先用望遠鏡觀察星空這一壯舉，2009年為國際天文年。發(fā)現(xiàn)木星的4顆衛(wèi)星；發(fā)現(xiàn)太陽黑子；定出太陽自轉周期折射定律的建立 有兩個創(chuàng)始人，一個是荷蘭數(shù)學家斯涅耳（荷蘭人， 15911626），斯涅耳于 1621年，從實際測量中抽象出這一定律，這一定律的表述是在斯涅耳去世后，于1626年在他的遣稿中找到的。另一個是笛卡兒（法國人，15961650），笛卡兒雖然傾向于光的波動說，但在解釋光的折射時，又把光看作由無數(shù)小球組成。因此，他是從光的微粒觀念中推導出折射定律的。在1637年出版的折光學一書中，他第一個正式公布具有現(xiàn)代形式的折射定律，把余

31、割之比換成了正弦之比。 幾何光學時期 費馬（法國人，1601一1665）在1657年，首先指出光在介質中傳播時，所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個原理，推導出光的反射定律和折射定律。到十七世紀中葉，已經(jīng)建立了光的反射和折射定律，從而奠定了幾何光學的基礎。 以上理論是從光的直線傳播作為基礎的，但在實際觀察中也存在違背這一原則的現(xiàn)象。如格里馬（意大利人，16181663）等人首先觀察到衍射現(xiàn)象。 胡克（英國人，16351703）也觀察到了衍射現(xiàn)象，并和玻義耳（英國人， 16271691）獨立地研究了薄膜所產(chǎn)生的彩色干涉條紋。以上這些都是波動光學的萌芽。到了十七世紀后半葉，牛頓（英國人，1643172

32、7）和惠更斯（ 荷蘭人， 1629一1695）等對光的研究，才真正把光學引上了發(fā)展的道路。 牛頓光學上的偉大貢獻 在1704年出版的光學-論光的反射、折射、彎曲和顏色一書中，書中描述了他所做過的實驗和所得出的結論。首先，他為了改善望遠鏡頭而磨制三棱鏡，從而發(fā)現(xiàn)了色散現(xiàn)象。證明了白光是由各種色光復合而成的 。 牛頓的另一個實驗是這樣進行的，他用一塊長紙板，一半涂成鮮紅色，另一半涂成蘭色，把它放在窗戶邊，通過一塊玻璃棱鏡來觀察它。他發(fā)現(xiàn)：“如果把棱鏡的折射棱角朝上，使紙板由于折射看起來好象是被抬高了。那么折射的結果使蘭色半邊比紅色半邊升得更高。但是當棱鏡的棱角朝下，使紙板由于折射看起來好象是被放低

33、了，蘭的半邊就比紅的半邊降得更低了?！备鶕?jù)以上實驗，牛頓斷定蘭光折射得比紅光更厲害些，并得出透鏡聚光時，蘭光和紅光一定是聚集在離透鏡不同的距離上。 亞里士多德認為白色陽光通過美麗的古老大教堂的彩色玻璃窗之后變得五顏六色，好象白衣服放入不同染料的溶液中被染了色一樣，是光把透明介質物體的可見性變成了現(xiàn)實。認為顏色是人們主觀的感覺，一切顏色都是光明與黑暗，白與黑按光的比例混合的結果。 不同顏色的光線具有不同的折射本領，被牛頓用來解釋虹的成因。 牛頓根據(jù)實驗結果，也提出了錯誤的看法，他斷定透鏡成象存在根本的缺點，即不能形成清晰的物象。但是必須指出，牛頓的前提是錯誤的，他的錯誤在于他認為不同的透明物質是

34、從相同的方式折射不同顏色的光線的。 牛頓在光學中另一項精彩的發(fā)現(xiàn)是牛頓環(huán)。牛頓環(huán)是光具有波動性的最好證明之一，也說明了光的周期性。但是，因為牛頓在關于光的本性的討論中傾向于微粒說，所以他不可能對光的以上性質加以進一步的探討。牛頓的高明之處是：他不僅詳細地定性的描述了實驗現(xiàn)象，而是進一步作了定量的測量。 惠更斯的貢獻 和牛頓同時代的惠更斯，他主張光的波動說，認為光是在“以太”中傳播的波。提出次波原理：惠更斯原理 ?；莞乖黼m然能夠解釋不少光學現(xiàn)象，但他的波動說是比較粗糙的，又錯誤的認為光是一種縱波，因此他還擺脫不了幾何光學的觀念。 十七世紀還討論了另一個問題，即“是不是有一個有限的光速？”笛卡

35、兒采取否定的態(tài)度，而伽里略是肯定的。 在整個十八世紀，光學幾乎沒有什么發(fā)展，多數(shù)科學家贊成光的微粒說，而歐拉（瑞士人， 17071783）和伯努利（瑞士人。17001782） 卻堅持和發(fā)展了“從太”的波動理論。 波動光學時期 進入 1800年，由于英國醫(yī)生楊（ 英國人， 17731829）和法國 工程師菲涅耳（法國人， 17881827）的工作，使波動說又重新提出，并取得成功。揚在1800年的論文中。根據(jù)光的波動本性解釋了牛頓環(huán)的現(xiàn)象，并描述了楊氏雙縫干涉實驗，第一次用實驗顯示了光的干涉現(xiàn)象，并由此成功地測出了紅光和紫光的波長，并且認為光是橫波。揚取得了很多研究成果，其中包括人眼的構造和功能。

36、菲涅耳繼續(xù)了揚的工作，1815年他用揚的干涉原理補充了惠更斯原理，提出了惠更斯菲涅耳原理。運用這一原理不僅能解釋光在各向同性介質中的直線傳播，同時也能解釋光的衍射現(xiàn)象。 1808年馬呂斯（英國人，17751812）偶然發(fā)現(xiàn)光在兩種介質界面上反射時的偏振現(xiàn)象。菲涅耳和阿拉果（1786一1853）在1819年提供了相互垂直的偏振光不相干涉的證明，這是光的橫向振動理論最終的證實。 夫瑯和費（德國人，17871826）對折射的研究。1835年施維爾德（17921871）發(fā)表了總結性的文章；題為從波動論的基本定理出發(fā)分析地闡明衍射現(xiàn)象之后，才告一段落。1845年，法拉第（英國人，17911867）發(fā)現(xiàn)了

37、偏振光的振動面在強磁場中旋轉的現(xiàn)象，從而揭示了光和電磁的內(nèi)在聯(lián)系。1856年韋伯（德國人，18041891）和柯爾勞斯（德國人，18091858），發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度。 1865年，麥克斯韋（蘇格蘭人，18311879）電磁場理論建立，得出電磁波以光速傳播，所以說明光是一種電磁現(xiàn)象。這一理論，于1888年被赫茲（德國人，18571894）用實驗證實。因此建立了光的電磁理論。1849年菲索（法國人，18191896）利用轉動齒輪法，1862年佛科（法國人，18191868）利用旋轉鏡法，第一次在實驗室測定了光的速度，這就完全證實了波動說的正確性。 量子光學

38、時期 黑體輻射的能量按波長的分布，和光電效應。維恩（德國人，1864-1928）公式和瑞利（英國人，1842-1919）金斯（英國人，18771946）公式，前者在短波區(qū)和實驗結果相符，而后者，在長波區(qū)和實驗結果相符。 普朗克公式 在1900年，普朗克（德國人，18581947）大膽地提出了能量子假說，認為各種頻率的電磁波只能從一定的能量子方式從振子發(fā)射，能量子是不連續(xù)的，它的值是光的頻率和普朗克常數(shù)的乘積的整數(shù)倍，它和實驗結果完全符合。不僅如此，量子論還以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。它不但給光學而且給整個物理學提供了新的概念，因此，它的誕生被看作近代物理學的起點。 光電效應

39、當光照在某些金屬上會逸出電子，這就是光電效應。愛因斯坦（生于德國， 18791955）于1905年，提出了對以上現(xiàn)象的一個解釋。被康普頓（美國人，18921962）效應所證實。1924年德布羅意（法國人，1892一）創(chuàng)立了物質波學說，他大膽地設想每一物質的粒子的運動都和一定的波動相聯(lián)系 現(xiàn)代光學時期二十世紀五十年代以來，尤其是在激光問世以后，光學和許多科學技術領域緊密結合，相互滲透，派生了不少嶄新的分支學科，因此光學開始了一個新的發(fā)展時期，成為現(xiàn)代物理學和現(xiàn)代科學技術的前沿陣地之一 。在激光器誕生以后，為攝影術向前發(fā)展提供了可能，因此出現(xiàn)了全息攝影術。由于激光的出現(xiàn)，光學的重要發(fā)展之一，是將數(shù)

40、學中的付里葉（法國人，17681830）變換和通訊中的線性系統(tǒng)理論引入光學，形成了一個新的光學分支付里葉光學。在激光器出現(xiàn)一年以后，非線性光學（也稱強光學）作為光學的一個分支也發(fā)展起來了人類對光的本性的認識關于光的本性究竟是什么？人類進行了大約三百年的爭論，其間有各種不同的學派，但總的來說不外乎粒子說和波動說兩種。這兩種學說在不同時期各自占據(jù)著統(tǒng)治地位，隨著認識的發(fā)展，人們對粒子和波的概念的看法也有所發(fā)展。最后當愛因斯坦和德布羅意提出波粒二象性后，爭論才告一段落。 人類對光的本性的認識，追溯其歷史，可以看出，它是由初淺到深入，由片面到全面，從實驗到理論，由現(xiàn)象到本質逐步發(fā)展起來的，最后建立起光

41、的本性的理論。但是從科學發(fā)展的眼光來看關于光的本性的理論并沒有窮盡，還待于進一步的探討。 惠更斯和牛頓之爭早在十七世紀就開始了對光的本性的問題的討論，當時有兩種不同的觀點，一種是以笛卡兒、胡克、惠更斯為代表的波動說，另一種是以牛頓為代表的微粒說。 笛卡兒所著光學一書中，對光的本性雖然沒有提出什么明確的觀點，由于他的主張的核心是強調了媒質的影響，是以“作用”的傳播為出發(fā)點，特別是以接觸作用或近距作用為出發(fā)點，所以人們把他的主張歸屬于波動說這一面。 胡克在1665年發(fā)表了顯微術一書，主張“光是一種振動”。提出：發(fā)光是說明“運動的部分”返回來了。提出這種運動不可能是圓運動，球狀運動，也不可能是其他的

42、不規(guī)則運動?！八且环N很短的振動” 。他寫道：“在一種均勻煤質中這一運動在各個方向上都以相等的速度傳播，于是發(fā)光體的每一脈動和振動都必須形成一個球面，這個球面將不斷增大，如同投石入水后引起的越來越大的環(huán)狀波一樣。由此可知，在均勻媒質中擾動而成的球面的一切部分都與射線正交” 。從胡克的記述中，我們看出已經(jīng)含有波前、波面的概念。他又把有關波面的思想用于對光的折射現(xiàn)象的研究，然后又討論了薄膜的顏色。他在討論薄膜的顏色時，從強光和弱光的超前；落后來說明光的顏色。這種想法雖然是不正確的，但是他卻接觸到薄膜干涉的基本要領前后兩面上反射光的疊加，甚至于可以說，在這里已經(jīng)包含了兩束光的位相差的初步概念。于16

43、90年出版的一部書論光 。他還把光的傳播方式和聲音在空氣中的傳播作比較，明確地提出關于光是一種波動的想法。又根據(jù)光速的有限性論證了光是從煤質的一部分依次向其他部分傳播的一種運動。它和聲波、水波一樣是球面波。 惠更斯從光是波動的傳播這一觀念出發(fā)，提出了著名的以他名字命名的原理。 惠更斯根據(jù)他的波動說和繪制波前圖的方法，很好的解釋了反射、折射以及方解石的雙折射現(xiàn)象。在解釋方解石的雙折射現(xiàn)象時，提出尋常光線的波面是通常的球面，而非常光線的波面是一個橢球面的思想。用惠更斯的波動說解釋光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象時卻遇到了困難?？梢娀莞沟牟▌诱f是不夠完善的，他所謂的波看來只是一種脈沖。又認為它是一種縱波。

44、也沒有建立起波的周期性的概念。 牛頓對光本性的看法 第一：他認為光的波動說不能很好地說明光的直線傳播這一最基本的事實。 第二，波動說不能解釋偏振現(xiàn)象。 第三：對光的波動說賴以存在的“以太”的懷疑，他寫道：“對于天空為流體媒質（除非它們非常稀?。┧顫M的那種主張，一個最大的反對理由在于行星和彗星在天空中各種軌道上的運動是那樣地有規(guī)則和持久。 牛頓在反對波動說的同時，提出了另一假說即微粒說：“光線是否是發(fā)光物質發(fā)射出來的很小的物體？因為這樣一些物體能夠直線穿過均勻媒質而不彎曲到影子區(qū)域里去，這正是光線的本性?！?應該指出，牛頓并不是根本不承認光的波動性。他認為：當光投射到一個物體上的時候，可能激起

45、物體中以太粒子的振動，就好象投入水中的大石塊在水面上激起波紋一樣，并且設想可能正是由于這種波依次地趕過光線而引起干涉現(xiàn)象?？梢哉f，他甚至是第一個提出光在本質上是一種周期過程的人。在解釋薄膜干涉（牛頓環(huán)）時，他提出了“猝發(fā)理論”，認為“每一光線在它通過任何折射面時，都形成一定的過渡性結構或狀態(tài)。 牛頓曾多次提到關于光可能是一種振動以及與聲的對比，但是，在解釋光從一種煤質進入另一種媒質時得出，光在密媒質的速度大于疏媒質中的速度。 第1、 在十七、十八世紀，研究機械運動規(guī)律的學科古典力學已經(jīng)建成，并且在解釋自然現(xiàn)象和指導生產(chǎn)實踐方面卓有成效。 第2、 第二、從社會情況來看，正如恩格斯指出的那樣“這個

46、時代的特征是一個特殊的總觀點的形成，這個總觀點的中心是自然界絕對不變這樣一個見解。” 第3、 第三、牛頓建立了古典力學，在人們頭腦中，牛頓的威望比惠更斯的威望高，所從權威提出的理論容易被人接受第4、 第四、惠更斯提出的波動說本身不夠完善。 第5、 微粒說和波動說爭論的交點在于：對折射現(xiàn)象的分析得出了不同的結論。用微粒說分析時得出，密媒質中的光速大于疏煤質中的光速，而用波動說分析時得出密媒質中的光速小于疏煤質中的光速。 第6、 1800年，楊在論文在聲和光方面的實驗和問題中，提出了反對微粒理論的新論據(jù)：在解釋由強光和弱光源所發(fā)出的光粒子有同樣的速度方面碰到的困難，在解釋射線從一種介質進入另一種介

47、質時，一部分不斷地被反射，而另一部分不斷地發(fā)生折射的困難。第7、 首次提出干涉這個術語。第8、 楊在1801年的報告中，已經(jīng)形成波動光學的基本原理，他提出了比惠更斯進一步的四條假設和八條命題。從這些條款中，推導出光的傳播速度和以太的彈性和密度有關；也解決了惠更斯所沒有解決的問題波為什么不向后面?zhèn)鞑ィ挥妹}解釋了牛頓環(huán)。 第9、 并測定了光波的波長和波數(shù)，因此，波動光學的基本概念波長，也是楊首次提出的。 第10、 在1801年，發(fā)表于哲學會報上的論文中，解釋了干涉現(xiàn)象。 第11、 關于楊氏的干涉實驗和原理，后來被記載在1807年出版的他的基礎性論著自然哲學講義中，書中描述了雙縫干涉的基本實驗，而

48、縫的圖象是產(chǎn)生干涉和計算的基礎。 第12、 菲涅耳的功績是他對衍射問題的研究，他提出了把波陣面分解為波帶的近似計算方法，并用于研究屏幕邊緣和圓孔的衍射，計算和實驗符合得很好。還詳細地研究了互不相干的垂直振動的迭加問題，在引入橢圓偏振和圓偏振的概念后，說明了偏振面的轉動現(xiàn)象。 第13、 托馬斯楊和菲溫耳的發(fā)現(xiàn)，標志著光學進入了新的時期彈性以太光學的時期。牛頓的觀念受到了強有力的沖擊。尤其在1849年菲索（法國人，1819一1896）利用轉動齒輪法和 1862年佛科（法國人， 18191868）利用旋轉鏡法，使得光速的測定第一次能在實驗室進行，由此證明了波動說在解釋折射時的正確性。這樣波動光學在關

49、于光的本性的爭論中，上升為統(tǒng)治地位。 第14、 麥克斯韋在18641865年間，曾發(fā)表了題為“電磁場的動力理論”的論文。這篇文章的第五部分“光的電磁學說”。在這部分里，他從基本方程組導出了波動力方程，并證明電磁波是一橫波，求得電磁波的傳播速度在空氣中等于電量的電磁單位與靜電單位之比，即等于空氣或真空中的光速。第15、 由此得出結論：“這一速度與光速如此接近，看來我們有強烈的理由斷定，光本身乃是從波的形式在磁場中按電磁規(guī)律傳播的一種電磁振動。”以上理論大約在二十年之后，由赫茲用實驗證明。 第16、 愛因斯坦為了解釋光電效應，于1905年提出了光量子假說，得出光電效應方程 。第17、 十年以后由起

50、初完全不相信愛因斯坦理論的密立根（美國人，18681953）用實驗加以證明。密立根在1949年為紀念愛因斯坦七十誕辰而發(fā)表的一篇文章中說道“在我的一生中，花費了十年時間來檢驗1905年的愛因斯坦方程。同我原來的全部期望相反，1915年我迫于事實，宣布了對這個方程的毫不含糊的實驗驗證，盡管它不合常理，因為它似乎違背了我們所知道的有關光的干涉的全部事實”。 第18、 愛因斯坦為了解釋光電效應，于1905年提出了光量子假說，得出光電效應方程 。第19、 十年以后由起初完全不相信愛因斯坦理論的密立根（美國人，18681953）用實驗加以證明。密立根在1949年為紀念愛因斯坦七十誕辰而發(fā)表的一篇文章中說

51、道“在我的一生中，花費了十年時間來檢驗1905年的愛因斯坦方程。同我原來的全部期望相反，1915年我迫于事實，宣布了對這個方程的毫不含糊的實驗驗證，盡管它不合常理，因為它似乎違背了我們所知道的有關光的干涉的全部事實”。 第20、 愛因斯坦關于光量子的假說是清楚的。但當時曾遭到包括普朗克在內(nèi)的一些物理學家的反對。為此愛因斯坦繼續(xù)研究他的微粒說，并且更深入地探索輻射的本性。第21、 1909年，愛國斯坦在薩爾茨堡的一次科學會議上所做的學術報告里，講了這樣一段話： “不可否認的是，有關黑體輻射的很大一類實驗說明，光所具有的一些基本性質，從牛頓的微粒論去理解要比從波動說去理解容易得多。因此我認為，在理

52、論物理發(fā)展的下一階段，將會出現(xiàn)關于光的理論，根據(jù)這種理論可能被看作是波動和微粒論的一種融合體我們關于光的本性和光的結構的看法的深刻改變是不可避免的”。 第22、 德布羅意的工作，使光的波粒二象性得到了進一步闡述，并推廣到了一切實物粒子都具有波粒二象性的結論。1924年11月，德布羅意在法國索邦提交了一篇論文，該文中把一種稱之為物質的波與每一個粒子的運動聯(lián)系起來，并得出兩個關系 Eh，Ph/其中 E是粒子的能量；是物質波的頻率； 是波長； P是動量的大小。 第23、 人類對光本性的認識是否已經(jīng)達到了終點呢？根據(jù)科學發(fā)展的規(guī)律和目前的狀況看，答案是清楚的。至少是有些問題還沒有徹底解決。例如：光量子

53、還能再分嗎，光子還有沒有內(nèi)部結構？光子真的沒有靜止質量嗎？這些問題都有待于進一步的探索。 經(jīng)典光學的發(fā)展歷史概述 光學的起源：中國：二三千年前墨經(jīng)記載許多光學現(xiàn)象和成像規(guī)律如：投影、小孔成像、平面鏡、凸面鏡、凹面鏡西方：歐幾里得（公元前330-260）反射光學研究了光的反射；阿拉伯阿勒哈增光學全書討論了許多光學現(xiàn)象。光學真正成為一門學科的標志：（1）建立反射定律（2）折射定律奠定了幾何光學的基礎經(jīng)典光學的發(fā)展歷史概述-光的本性牛頓的微粒說光看成是由微粒組成，認為這些微粒按力學規(guī) 律沿直線飛行，因此光具有直線傳播的性質19世紀以前微粒說盛行缺陷：發(fā)現(xiàn)許多不能用直進性解釋的現(xiàn)象，如干涉、衍射等惠更

54、斯的波動說光是機械波，在彈性介質“以太”中傳播。干涉、衍射現(xiàn)象用光的波動性很容易解釋。發(fā)現(xiàn)光的反射定律：早在公元前3世紀就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)折射現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)也較早，但折射定律經(jīng)過漫長的歲月才被確立。古希臘時代：天文學家托勒密（公園100-170年）專門做過光的折射實驗給出結論：折射角與入射角成正比過了一千年：阿勒哈增認識到入射線、反射線和反光鏡的法線總在一個平面內(nèi)，入射線與反射線各位于發(fā)現(xiàn)的一側。1611年開普勒做了兩個實驗，沒有找到正確的折射定律表達式，但發(fā)現(xiàn)了全反射；1621年荷蘭的斯涅耳得出折射定律的正確的表達式-并沒有發(fā)表這一結果；1626年他的遺稿被惠更斯讀到后才正式發(fā)表；笛卡兒不久也推導

55、出了同一結果。但推導受到他的同國人費馬的批評，費馬推出了折射定律得到了正確的結論。折射定律的研究由于天文學的迫切要求而并受到推動-天文測量收到大氣折射的影響加上光學儀器制造的需求，到了17世紀許多物理學家致力于研究折射現(xiàn)象。折射定律建立-幾何光學理論很快得到發(fā)展?，F(xiàn)象：彩虹現(xiàn)象，早在13世紀科學家就對彩虹的成因進行探討德國的傳教士-西奧多里克曾在實驗中模仿天上的彩虹-解釋錯誤1637年笛卡爾方法論三棱鏡實驗，發(fā)現(xiàn)彩色的產(chǎn)生并不是由于進入媒質深淺不同造成的，因為不論光照到棱鏡的哪個部位折射后屏上的圖像都是一樣的。遺憾的是笛卡爾的屏離棱鏡太近（只有幾厘米）沒有看到色散后的整個光譜，只注意到光帶兩側

56、分別是藍色和紅色1648年布拉格的馬爾西用三棱鏡演示色散成功-解釋錯了認為紅色是濃縮了的光，藍色是稀釋了的光，之所以出現(xiàn)五顏六色是由于光受物質的不同的作用牛頓不滿意前人（包括他的老師）對光現(xiàn)象的解釋,自己動手做實驗：從室外經(jīng)洞口進入的陽光經(jīng)過三棱鏡后直接投射到對面的墻上（將距離擴展了為6-7米），這樣他就獲得了展開的光譜，而前面的幾位只看到了兩側帶顏色的光斑。牛頓已經(jīng)意識到不同顏色的光具有不同的折射性能，只有拉長距離才能分解開不同的折射角的光線。認為色散現(xiàn)象不是由于三棱鏡與光相互作用的結果，也不是其他原因，而是由于不同顏色具有不同的折射性，牛頓又做實驗加以證明。用三個三棱鏡做實驗，若是三棱鏡的原因，光經(jīng)過第二個三棱鏡會增加這種分散性，而光經(jīng)過第二個三棱鏡后還原為白光，經(jīng)過第三個棱鏡又使白光分解成不同的顏色，證明了三棱鏡的作用只是使白光分解為不同成分，又可使不同成分合成白光。結論：1. 同一色屬于同一折射率，不同的