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文档简介

第六章经典光学的发展。光学的发展可以追溯到古代。在中国古代和古希腊的古籍中，我们可以看到古人对光的直线传播和反射的观察和思考的结果。17世纪光的反射和折射定律的建立为几何光学奠定了基础。自古希腊以来，光的本质一直是智者争论的话题。自17世纪以来，关于粒子理论和波动理论的争论已经成为光学发展的主线和驱动力。几何光学的发展和现代几何光学的成就与欧洲发达的玻璃工业密切相关。它为光学仪器的发明创造了条件，光学仪器的发展为人们提供了新的实验事实，促进了光学理论的进步。折射定律的建立。古罗马学者托勒密对光的折射现象进行了实验研究，得出了折射角与入射角成正比的结论。2.开普勒的工作：1611年，他根据对光折射系统的研究写了一本书屈光学，书中记录了两个实验。第一个实验是比较入射角和折射角：如图所示，让太阳光LMN斜射到垂直屏幕DBC，BC边缘在水平底座上投下一个阴影HK。另一部分来自DB的光进入一个玻璃立方体，并在水平基底上投射出阴影IG。根据屏幕高度BE和两个阴影的长度EH和EG，可以计算出立方体的入射角和折射角的比值。在第二个实验中，一个圆柱形的玻璃被用来使光沿着S1和S2入射。光S1穿过圆柱体中心的方向不变。与圆柱体边缘相切的光S2偏转最多，最大偏转角度约为420。全反射的发现：让AB成为玻璃和空气的界面，如图所示。光线从空气中进入玻璃并被折射。由于最大偏转角度为420，进入玻璃的光线将形成一个夹角为4202=840的锥形MON。如果一束光从玻璃入射到空气中，当入射角大于420时，它在到达O点后不会进入空气或MON锥体区域，并且肯定会被反射为”。回顾全反射的定义，荷兰数学家斯内尔从实验中获得了精确的折射定律。光的折射定律第一次被正确地表述出来：对于给定的两种介质，入射角与折射角余切的比值总是保持不变。笛卡尔的工作赋予折射定律一种现代形式，并于1837年出版了方法论。他用粒子来解释光的反射和折射。他认为空气和其他介质(如玻璃或水)之间的界面是一层非常易碎的薄布，并假设有一个小球斜着扔向界面。当球穿过薄布时，它在垂直于界面的方向上损失了一些速度，但是在平行于界面的方向上的速度保持不变。根据这一点，他得出以下结论：visini=vrsinr，所以有：sini/sinr=vr/vi=常数。对于球偏离正常的现象，他先后得出了哪两个错误的假设？费尔马的工作：他认为光沿着一条路径传播，在这条路径上，所需的时间是极值。这是费马的原则。假设光在光学稠密介质中的速度比在光学稀疏介质中的速度慢，推导如下：稠密，稀疏，因此费马正确地推导了折射定律的公式。同时，证明了光从光稀疏介质进入光密集介质时会向法线方
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