浅谈演绎法在光学中的应用.ppt

说明科学演绎法和技术演绎法的异同，并举例说明对光学学科发展的影响，应用演绎法应注意的问题。,光科0902班09272053苑影杰,浅谈演绎法在光学中的应用,什么是演绎法？,演绎法是从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。实质上就是从假说到知识体系形成在到科学语言进行理性思维的全过程，简单地说，就是从一般到特殊。相比于归纳法，归纳法是从特殊到一般，优点是能体现众多事物的根本规律，且能体现事物的共性。缺点是容易犯不完全归纳的毛病。,(1)演绎法是逻辑证明的重要工具。由于演绎是一种必然性的思维运动过程，在思维运动合乎逻辑的条件下，结论取决于前提。所以，只要选取确实可靠的命题为前提，就可有为地证明或反驳某命题。(2)演绎法是作出科学预见的手段。所谓科学预见，也就是运用演绎法把一般理论运用于具体场合所作出的正确推论。(3)演绎法是进行科学研究的重要思维方法。具体说，它是形成概念、检验和发展科学理论的重要思维方法。,演绎法的实际应用举例：,在演绎论证中，普遍性结论是依据，而个别性结论是论点。演绎推理与归纳推理相反，它反映了论据与论点之间由一般到个别的逻辑关系。比如毛泽东在为人民服务一文中有一段著名的论述：“人总是要死的，但死的意义有不同。中国古时候有个文学家叫做司马迁的说过：人固有一死，或重于泰山，或轻于鸿毛。为人民利益而死，就比泰山还重；替,演绎法的实际应用举例,法西斯卖力，替剥削人民和压迫人民的人去死，就比鸿毛还轻。张思德同志是为人民利益而死的，他的死是泰山还要重的。”这段话中就包含着一个完整的演绎论证。“为人民利益而死，就比泰山还重”，是普遍性原理，是论据，是“大前提”；“张思德同志是为人民利益而死的”，是已知的判断，是“小前提”；而“他的死是比泰山还重的”则是结论，也是论点。,两种演绎法的对比：科学演绎法，在科学研究中运用形式逻辑的演绎方法提出问题、创立假说、指导实验、形成理论体系等一系列科学方法的总和。它表现为一方法群，是形式逻辑的演绎方法在科研活动的各个程序上的具体运用。简单来说，就是将演绎法应用于科学研究活动之中。技术演绎法，将一般性的技术原理成功应用到具体个别的技术实现后，进一步将这个原理拓展到其他技术实现的方法。它是应用普遍性的技术原理逐个解决个别性技术问题的一种研发方法。简单来说，就是将演绎法应用于技术研发活动之中。,光学中的科学演绎,光的单缝衍射,泊松亮斑的发现,1818年法国科学院举行了一个悬赏征文竞赛，竞赛的题目是利用精密的实验确定光的衍射效应以及推导光线通过物体附近时的运动情况。竞赛评委会由许多知名科学家组成，这其中包括比奥、拉普拉斯和泊松，都是积极的光的微粒说拥护者。从这个评委会的本意来说，他们或许是希望通过光的微粒说的理论来解释光的衍射以及运动，以打击光的波动理论。但是戏剧性的情况出现了：一个不知名的法国年轻工程师菲涅耳（当时他才31岁）向组委会提交了一篇论文。就是这篇论文，奠定了菲涅尔在物理学上的权威地位。,泊松亮斑的发现,在这篇论文里，菲涅耳采用了光是一种波动的观点，并以严密的数学推理，极为圆满地解释了光的衍射问题。他的体系洋洋洒洒，天衣无缝，完美无缺，令委员会成员为之深深惊叹。泊松并不相信这一结论，对它进行了仔细的审查，结果发现当把这个理论应用于圆盘衍射的时候，在阴影中间将会出现一个亮斑。这在泊松看来是十分荒谬的，影子中间怎么会出现亮斑呢？这差点使得菲涅尔的论文中途夭折。但菲涅耳的同事，评委之一的阿拉果在关键时刻坚持要进行实验检测，结果发现真的有一个亮点如同奇迹一般地出现在圆盘阴影的正中心，位置亮度和理论符合得相当完美。,泊松亮斑的发现,菲涅尔理论的这个胜利不仅使他获得了那一届的科学奖，同时一跃成为了可以和牛顿，惠更斯比肩的光学界的传奇人物。圆盘阴影正中的亮点，后来被相当误导性地称作“泊松亮斑”。然而菲涅尔的研究并没有停止，他不久后开创性地假设光是一种横波，而不像从胡克以来所一直认为的那样，是一种纵波。1821年，菲涅尔发表了题为关于偏振光线的相互作用的论文，用横波理论成功地解释了偏振现象。因为在光的波动理论方面的的卓越贡献，菲涅尔被后人尊称为“物理光学之父”。,实际生活中的技术演绎,光纤发展中的技术演绎,很早以前人们就开始利用光来传递信息，例如古代边防常用的狼烟烽火。光在大气中传播会受到许多干扰因素的影响，信号传递的距离和质量大大受限，因此人们通过有线电话的启发，尝试利用导光介质来传递光信号。1870年，英国皇家学会的科学家丁达尔首次演示了光在一束细水流中进行全反射传输的现象，这便是光纤的雏形。,丁达尔,光纤发展中的技术演绎,随着科学技术的日益发展，传统的无线电传输已无法满足人们多通讯日益增加的需求，光通信开始成为人们关注的对象。60年代初，激光的出现极大的刺激了光通信的研究。那时，英籍华人高锟提出了同时以几何光学和波动学说，来进一步理解“波导”问题的全新想法。并进一步提出，以激光的光波作为信息媒介的光导技术才是切合需要的。,光纤发展中的技术演绎,高锟经过多次的实验，最终提出重要的假说：“只要制造出纯净玻璃，信号传送的损耗就会被减至最低，光就可以传送万里。”在1966年7月，年仅33岁的高锟再英国电子工程血魂年报上发表了题为光频率的介质纤维表面波导的论文。文中提出，用石英基玻璃纤维进行长距离的信息传递，将带来一场通讯事业的革命，经过严格推导，高锟建立了光纤波导的基本传输理论。根据这一理论高锟预言，挡玻璃纤维损耗率下降到20分贝/公里时，光纤通讯即可成功。从此，光纤通信革命的序幕拉开了。,光纤发展简介：,1970年，美国康宁公司根据高锟的理论研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年，美国贝尔实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降低到1.1db/km。1976年，日本电报电话公司将光纤损耗降低到0.47dB/km。1976年，美国在亚特兰大进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验。1979年是0.20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光线最低损耗的极限。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用。1983年铺设了纵贯日本南北的光纤长途干线。随后，海底光缆通信系统全面发展，至1989年，海底光缆通信系统建设全面展开，促进了全球通信网的发展。,光纤发展中的技术演绎,光纤从预言到实现用了不到5年的时间，由此引发的光纤通信技术革命从根本上改变了人类的生产生活方式，给人类带来了巨大的方便。一篇文章引起了整个世界整个社会的一场重大革命!2009年诺贝尔颁奖委员会深刻指出：光纤，本世纪最重要的发明之一，人类信息网络社会的基础。“光纤之父”高锟因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，而获得2009年物理学奖，实至名归。,小结：,综上所述，我们可以总结出在应用演绎法时我们应注意以下问题：首先，科学研究中的演绎法，必须要遵