光学郭永康著课后答案下载

2017-04-27 课后答案

  光学是物理学的重要分支学科,也是与光学工程技术相关的学科。以下是阳光网小编为大家整理的光学(郭永康著),仅供大家参考!

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  光学(郭永康著):基本简介

  光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,古希腊的欧几里德(Euclid,约公元前330~260)的《反射光学》(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部《光学全书》,讨论了许多光学的现象。光学真正形成一门学科,应该从建立反射定律和折射定律的时代算起,这两个定律奠定了几何光学的基础。

  光学(郭永康著):学科进展

  近几十年来光学更加迅猛地发展,开始进入了一个新的时期,学科进展成为现代物理学与现代科学和技术前沿的重要组成部分。最重要的成就是证实并完善了爱因斯坦于1916年预言过的原子和分子的受激辐射的理论,并创造了许多具体产生受激辐射的技术。爱因斯坦研究辐射时指出,有自发辐射和受激辐射两种。光源的发射一般都属自发辐射,其中受激辐射概率小到可忽略不计。但受激辐射具有产生同方向、同位相、同频率和同偏振辐射的性质。在一定条件下,如果能使受激辐射继续去激发其他粒子,造成连锁反应,雪崩似地获得放大效果,最后给出单色性的辐射,即所谓的激光。第一个实现这种量子放大的辐射的是1954年以C.汤斯完成的微波激射器。随后在1960年T.梅曼用红宝石制成第一台可见光的激光器;同年制成氦氖激光器;1962年产生了半导体激光器;1963年产生可调谐染料激光器。近几十年来制成的各种激光器已覆盖由X射线、紫外、可见、红外及至微波的整个波段。由于激光具有极好的单色性、高亮度和良好的方向性,所以自激光器发明以来,激光科学与激光技术得到了迅速发展和广泛应用,引起了整个科学技术的重大变化。[1] [2]

  另一个重要的现代光学分支是由成像光学、全息术和光学信息处理组成的。这一分支可追溯到1873年E.阿贝提出的显微镜成像理论和1906年A.波特为之完成的实验验证;1935年F.泽尔尼克提出位相反衬观察法,而由蔡司(Zeiss)工厂制成相衬显微镜,为此他于1953年获得诺贝尔物理学奖;1948年D.伽柏提出的现代全息照相术前身的波阵面再现原理,为此,伽柏于1971年获得诺贝尔物理学奖。[1] [2]

  20世纪50年代开始把数学、电子技术和通信理论与光学结合起来,给光学引入了频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算等概念,更新了经典成像光学,形成了傅里叶光学。再加上由于激光所提供的相干光和由E.利思及J.阿帕特内克斯改进了的波阵面再现——全息术,近几十年来形成了一个新的学科领域——光学信息处理。[1] 数十年来,特别是1978年以来由于成功地减小了光纤中光的耗损,纤维光学的应用得到突飞猛进的发展。它不仅为内窥光学系统提供了纤维传像和传光,尤其重要的是它成功地应用于通信系统,光缆代替电缆,实现了光纤通信。这是现代光学的另一重要成就,为信息传输和处理提供了崭新的技术。[1]

  在现代光学本身,除非线性光学、激光光谱学、超强超快光学、激光材料和激光器物理外,在以下领域越来越多地为人们所关注。以激光引发核聚变在探索实现受控热核反应方面已经达到了能产生“发火点”的水平。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等已使传统的光谱学发生了很大的`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。它为凝聚态物理学、分子生物学和化学的动态过程的研究提供了前所未有技术。激光冷却和玻色-爱因斯坦凝聚的实现以及原子激光的诞生是20世纪末物理学的重大突破性进展之一。在量子通信与量子计算方面,自从1994年P.舒尔提出量子平行算法以来,量子通信与量子计算发展成物理学与信息科学相结合的新兴交叉学科,这方面的理论和实验均取得了重大进展。 与扫描隧道显微镜类似,发展了一系列近场光学扫描显微镜技术,分辨率已达到光波波长的数十分之一,并形成了一门光学、扫描探针显微学和光谱学相结合的新型交叉学科——近场光学。光子晶体是一种周期的介电(包括金属)结构,它的周期相应于光波波长,在光子晶体中光的传播特性以及光子与原子、分子的相互作用都发生了本质的改变,从而可控制光子的运动。这是一类全新的光子器件的物理基础。现代光学不仅促进了物理的发展,并与化学、生命科学、信息科学、材料科学等领域的交叉日渐广泛和深入,同时也为应用发展研究提供了广阔的前景,已成为高技术领域发展所依托的重要学科基础之一。


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