基礎光擊 人類對光的硏究’最初主要是研究“人怎麼能看見周圍的物體?”狹義來說’光學是關於 光和視見的科學' optics(光學)這個詞,早期只用於跟眼睛和視見相聯繫的事物。而今天 常說的光學是廣義的’是研究從微波丶紅外線丶可見光丶紫外線直到Ⅹ射線的寬廣波段 範圍內的·關於電磁輻射的發生丶傳播丶接收和顒示’以及跟物質相互作用的科學。依 光的性質和實驗區分成 (一)幾何光擊 geometrical optics) 將光視為粒子處理的光學,但考慮的是其整體的特性表現,用光線丶光束丶物點丶 像點等概念來描遽光’並未涉及光的物理本質·只具有近似的意義’又稱為光線光 學( ray optIcs)。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理岀發’來硏究光的傳播問 題的學科。它利用光線的概念丶折射丶反射定律來描逑光在各種媒質中傳播的途徑 它得出的結果通常總是波動光學在某些僚件下的近似或極限。 (二)物理光擊( physical optics): 將光視為電磁波處理的光學’物理光學是從光的波動性岀發來硏究光在傳播過程中 所發生的現象’也稱為波動光學( wave optIcs)。它可以比較方便的硏究光的干涉 衍射丶偏振’以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。 波動光學的基礎就是 Maxwell方程式’但不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關 係’而側重于解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒 質中傳播時現象’以及光在媒質介面附近的表現;也能解釋色散現象和各種媒質中 壓力丶溫度丶聲場丶電場和磁場對光的現象的影響 (三)量子光擊( quantum optics): 將光視為粒子處理的光學,但探討的是個別粒子本質的光學。普朗克在研究黑體輻 射時’他提出“組成黑體的振子的能量不能連續變化’只能取一份份的分立值”。愛 因斯坦提出光能不像電磁波理論的分佈在波陣面上’而是集中在所謂光子( photonics 的微粒上。在光電效應中’當光子照射到金屬表面時’一次為金屬中的電子全部吸 收’而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間’電子把這能量的一部分用於克 服金屬表面對它的吸力即作逸出功’餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。 當光波在巨觀的環境中’傳輸空間上障礙物的長度遠大於光波波長’以光線光學來描 逑;當傳輸空間上障礙物的長度與光波波長相近或更小時’以波動光學來描逑;當光與 與物質作用亦即光電效應下’光具有粒子與波動性質’稱為光子’以量子光學來描逑
基礎光學 人類對光的研究，最初主要是研究“人怎麼能看見周圍的物體？”狹義來說，光學是關於 光和視見的科學，optics(光學)這個詞，早期只用於跟眼睛和視見相聯繫的事物。而今天， 常說的光學是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X 射線的寬廣波段 範圍內的，關於電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示，以及跟物質相互作用的科學。依 光的性質和實驗區分成 (一)幾何光學(geometrical optics)： 將光視為粒子處理的光學，但考慮的是其整體的特性表現，用光線、光束、物點、 像點等概念來描述光，並未涉及光的物理本質，只具有近似的意義，又稱為光線光 學(ray optics)。幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發，來研究光的傳播問 題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑， 它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。 (二)物理光學(physical optics)： 將光視為電磁波處理的光學，物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中 所發生的現象，也稱為波動光學(wave optics)。它可以比較方便的研究光的干涉、 衍射、偏振，以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。 波動光學的基礎就是 Maxwell 方程式，但不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關 係，而側重于解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒 質中傳播時現象，以及光在媒質介面附近的表現；也能解釋色散現象和各種媒質中 壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。 (三)量子光學(quantum optics)： 將光視為粒子處理的光學，但探討的是個別粒子本質的光學。普朗克在研究黑體輻 射時，他提出 “組成黑體的振子的能量不能連續變化，只能取一份份的分立值”。愛 因斯坦提出光能不像電磁波理論的分佈在波陣面上，而是集中在所謂光子(photonics 的微粒上。在光電效應中，當光子照射到金屬表面時，一次為金屬中的電子全部吸 收，而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間，電子把這能量的一部分用於克 服金屬表面對它的吸力即作逸出功，餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。 當光波在巨觀的環境中，傳輸空間上障礙物的長度遠大於光波波長，以光線光學來描 述；當傳輸空間上障礙物的長度與光波波長相近或更小時，以波動光學來描述；當光與 與物質作用亦即光電效應下，光具有粒子與波動性質，稱為光子，以量子光學來描述
它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現 象既為光的波粒二象性。後來的硏究從理論和實驗上無可爭辯地證眀了∶非但光有這種 兩重性’世界的所有物質’包括電子、質子丶中子和原子以及所有的宏觀事物,也都有 與其本身質量和速度相聯繫的波動的特性 光學史可分為五個時期 光學啟蒙時期:光的直進丶反射定律 幾何光學時期∶折射定律丶光的複合理論丶光的粒子學說 波動光學畤期∶干涉現象丶繞射理論丶偏極現象→光是電磁波 量子光學時期∶近代物理學→光的二相(波動丶粒子)性 現代光學時期:雷射的發明→光電科技的應用 光電科技的分類 傳統光學一眼鏡丶放大鏡丶顯微鏡丶芏逹鏡丶照相機丶攝影機 雷射光學一雷射量測丶雷射音響丶雷射醫療丶雷射武器 光纖光學一光纖丶光纜丶光纖通訊元件丶光纖通訊系統 光電子學一發光二極體丶半導體雷射丶光偵測元件丶液晶元件 量子光學一陰極射線管丶太陽能電池丶電子顯微鏡 光電科技的應用 光電元件一發光二極體丶雷射二極體丶影像感測器丶太陽電池 光電顯示器一LCD丶投影顯示器丶PDP、OLED 光翰出入一數位相機丶影像掃描器丶雷射印表機丶多功能事務機 光儲存一消費性光儲存裝置丶資訊用光儲存裝置丶光儲存媒體 光通訊一光纖丶光纜丶光被動元件丶光主動元件 雷射及其他光電應用一—各型雷射丶雷射指示器
它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現 象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了：非但光有這種 兩重性，世界的所有物質，包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物，也都有 與其本身質量和速度相聯繫的波動的特性。 光學史可分為五個時期： 光學啟蒙時期：光的直進、反射定律 幾何光學時期：折射定律、光的複合理論、光的粒子學說 波動光學時期：干涉現象、繞射理論、偏極現象 → 光是電磁波 量子光學時期：近代物理學 → 光的二相（波動、粒子）性 現代光學時期：雷射的發明 → 光電科技的應用 光電科技的分類： 傳統光學－眼鏡、放大鏡、顯微鏡、望遠鏡、照相機、攝影機 雷射光學－雷射量測、雷射音響、雷射醫療、雷射武器 光纖光學－光纖、光纜、光纖通訊元件、光纖通訊系統 光電子學－發光二極體、半導體雷射、光偵測元件、液晶元件 量子光學－陰極射線管、太陽能電池、電子顯微鏡 光電科技的應用： 光電元件－發光二極體、雷射二極體、影像感測器、太陽電池 光電顯示器－LCD、投影顯示器、PDP、OLED 光輸出入－數位相機、影像掃描器、雷射印表機、多功能事務機 光儲存－消費性光儲存裝置、資訊用光儲存裝置、光儲存媒體 光通訊－光纖、光纜、光被動元件、光主動元件 雷射及其他光電應用－⎯ 各型雷射、雷射指示器
