摘要：光學是一門既古老又年輕的學科，是物理學中一個重要的分支。光學是一門研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學科。光學是物理學中最古老的一門基礎學科，傳統(tǒng)內(nèi)容十分豐富。本文介紹了光學的發(fā)展簡史，系統(tǒng)地概述了光學發(fā)展的萌芽時期、幾何光學時期、波動光學時期、量子光學時期、現(xiàn)代光學時期等五大歷史時期，為大家提供一套關(guān)于光學發(fā)展歷史的理論參考。 

關(guān)鍵詞：光學 光學的研究發(fā)展 量子 

前言：光學是一門研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學科。光學是物理學中最古老的一門基礎學科，傳統(tǒng)內(nèi)容十分豐富，如光的產(chǎn)生、傳播、本性等等：光學又是當今科學領(lǐng)域中最活躍的前沿陣地之一，激光的問世使得光學煥發(fā)青春，如光子學、信息光學、光通信等等。光學的發(fā)展是一個漫長而曲折的歷史過程，主要經(jīng)歷了萌芽時期、幾何光學時期、波動光學時期、量子光學時期、現(xiàn)代光學時期等五大歷史時期。 

1.光學的萌芽時期 

光學的起源和力學、熱學一樣，可以追溯到兩三千年以前。春秋戰(zhàn)國時期墨子（公元前468―376年）及其弟子所著《墨經(jīng)》中記載：直線傳播、光在鏡面上的反射等現(xiàn)象，并提出了一系列的實驗規(guī)律。這是有關(guān)光學知識的最早紀錄。西方也很早就有光學知識的記載，歐幾里德（Euclid，公元前330～275）的《反射光學》研究了光的反射，提出了反射定律和光類似觸須的投射學說。 

大約公元100年克萊門德和托勒密研究了光的折射現(xiàn)象，最早測定了光在兩介質(zhì)界面的入射角和折射角。阿拉伯學者阿勒·哈增（AI-Hazen，965 1038）寫過一部《光學全書》，討論了許多光學現(xiàn)象。公元1 1世紀阿拉伯人伊本·海賽木發(fā)明了透鏡，到16世紀初，凹面鏡、凸面鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等光學元件也已相繼出現(xiàn)。這些光學元件的發(fā)明推動了光學進一步向前發(fā)展。 

2.幾何光學時期 

1608年荷蘭人李普塞發(fā)明第一架望遠鏡，17世紀初延森和馮特納（Fontana）發(fā)明了第一架顯微鏡。1610年伽利略制作了望遠鏡，并用望遠鏡觀察星體運動。1611年開普勒發(fā)表《折光學》，設計了開普勒天文望遠鏡。1630年斯涅爾（Snel1）和笛卡爾（Descartes）總結(jié)出光的折射定律。這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)是光學由萌芽時期發(fā)展到幾何光學時期的重要標志。 

直到1657年費馬（Fermat）得出著名的費馬原理，并從原理出發(fā)推出了光的反射和折射定律。這兩個定律奠定了幾何光學的基礎，光學開始真正形成一門科學。牛頓在1666年提出光的微粒理論：光是高速運動的細小微粒。能夠解釋光的直線傳播和反射折射定律，但不能解釋牛頓圈和光的衍射現(xiàn)象。惠更斯在1678年提出光的波動理論：光是在“以太”傳播的波。成功的解釋了光的反射和折射定律，方解石的雙折射現(xiàn)象，但他的理論沒有指出光的周期性和波長的概念，沒有脫離幾何光學的束縛。此后100多年時間里兩種理論不斷爭斗，18世紀以前微粒理論占上風，這種優(yōu)勢在19世紀初被打破。 

3.量子光學時期 

1900年，普朗克從物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)理論中借用不連續(xù)性的概念，提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波，包括光，只能以各自確定分量的能量從振子射出，這種能量微粒稱為量子，光的量子稱為光子。量子論很自然地解釋了 

灼熱體輻射能量按波長分布的規(guī)律， 以全新的方式提出了光與物質(zhì)相互作用的整個問題。量子論不但給光學，也給整個物理學提供了新的概念，所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。 

1905年愛因斯坦發(fā)展了光的量子理論，成功地解釋了光電效應，提出了光的波粒二象性。至此，光到底是“粒子”還是“波動”的爭論得到解決：在某些方面，光表現(xiàn)的象經(jīng)典的“波動”，在另一些方面表現(xiàn)的象經(jīng)典的“粒子”，光有“波粒二象性”。這樣，在20世紀初，一方面從光的干涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現(xiàn)象確證了光是電磁波；而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性――微粒性。