——換個視角看光學發(fā)展.ppt

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1、——換個視角看光學發(fā)展中法班見微知著源起運動絕對的,萬物在變化中發(fā)展,這便是“易”中國古人認為“生生之謂易”,并贊美“易”的理論是“易與天地準,故能彌綸天地之道”。面對易的世界我們?nèi)绾螕茉埔娙铡床炝κ且匀藗兺瞥纭吧限裉斓溃虏烀袂?,酌古準今,見微知著”諾貝爾物理學獎1901年首次頒發(fā)以來,一直受到物理學工作者的極大重視。對諾貝爾物理學獎的研究有屬于編年史研究;有側(cè)重于分析諾貝爾獎獲獎者的年齡結(jié)構(gòu)、國籍或研究領域;也有注重介紹獲獎者貢獻等。很少有人從物理學某個分支學科的角度對諾貝爾獎的歷史進行分析和討論概述光學是一門

2、既古老又年輕的學科,是物理學中一個重要的分支。通過分析100多年來的諾貝爾物理學獎我們發(fā)現(xiàn):與光學直接或間接相關的獲獎成果有40多項。這些獲獎的光學研究工作對于物理學的發(fā)展起到了非常重要的作用。特別值得一提的是無論是相對論還是量子力學的建立,都與光學的發(fā)展密切相關。例如:相對論的基本假定之一就是光速不變原理;而量子力學的建立則是從對黑體輻射(普朗克)、氫原子的光譜結(jié)構(gòu)(玻爾)以及光電效應(愛因斯坦)的討論開始的。1百年諾貝爾獎光學部分100多年來,光學的研究大多與光的相干性、量子性和非線性這三個范疇有關??v觀與光學相關

3、的諾貝爾物理學獎可以發(fā)現(xiàn):99%的獲獎工作集中在光的相干性和量子性(其中,有關光的量子性的研究近70%)。表1列出了諾貝爾物理學獎中與光學直接或間接相關的獲獎工作、獲獎者姓名、獲獎年份及所屬范疇(表中的內(nèi)容除第五列(范疇)外全部摘自諾貝爾獎委員會的文件。2諾貝爾獎與光學的發(fā)展從上述諾貝爾物理獎光學部分簡表中可以看出,19世紀以來,光學的發(fā)展有以下幾方面的特點:1)有關相干性的研究工作發(fā)展較早,獲獎較少,基礎性強2)有關光的量子性的研究發(fā)展迅速,獲獎較多,理論和實踐并行3)有關光的非線性的研究處于發(fā)展時期,尚未成熟,但有

4、獲獎潛力4)激光在光學研究中起著重要作用,光學與其他學科緊密結(jié)合,相互促進,共同發(fā)展1)有關相干性的研究從17世紀起,人們逐步認識到光的波動性(相干性)。到19世紀初,研究者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了光的干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象,確證了光是電磁波。到了19世紀中后期,麥克斯韋建立起了完整的電磁理論,人們對光的相干性已經(jīng)有了相當深刻的認識,初步的波動光學體系己經(jīng)形成,許多基本的理論和實驗方面的問題都已解決。由于有關相干性的研究很大一部分是在20世紀之前完成的,那時還沒有設立諾貝爾獎。因此,諾貝爾獎中因光的相干性研究而獲獎的數(shù)目較少。20

5、世紀初,諾貝爾獎剛剛設立,第一項得獎的工作就是關于X射線的發(fā)現(xiàn)。此后仍有幾次獲獎是有關X射線的工作,如關于晶體的X射線衍射(1914,1915)以及X射線衍射標識譜(1917)的研究,因就其本質(zhì)來說,這些工作更接近光的相干性范疇。此后,有關相干性方面的研究繼續(xù)發(fā)展,有不少工作獲得了諾貝爾物理學獎。其中最具代表性的工作就是相襯理論的提出(澤尼克,1953年獲獎),以及全息術(shù)的發(fā)明(伽博,1971年獲獎)。這些獲獎的工作大多是應用型的。而全息術(shù)也是迄今為止諾貝爾物理學獎中最后一次因光的純相干性工作而獲獎的項目。Lippma

6、nn'sandGabor'sRevolutionaryApproachtoImagingAmongtheNobelPrizesinPhysics,twoscientistshavebeenhonoredfortheirremarkablemethodstorecordandpresentimages:GabrielLippmann,awardedin1908"forhismethodofreproducingcoloursphotographicallybasedonthephenomenonofinterferenc

7、e,"andDennisGabor,awardedin1971,"forhisinventionanddevelopmentoftheholographicmethod."Bothmethodshadthesame-goalofcarryingimagereproductionfurtherinawaythatwasquitedifferentfromotherearlierattemptsmadeforthesamepurpose.Toachievethis,LippmannandGaborchosearevolut

8、ionaryapproachtofundamentalphysicsinsteadoffollowinganevolutionaryprogressinengineering.1908年諾貝爾獎得主加普里艾爾·李普曼與諾貝爾獎得主1971年伽博所做發(fā)明都對照相術(shù)的提高做出了杰出貢獻,他們途徑雖然不同但都是應用了光的相干性,可謂殊途

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