弟二十七章/19世纪的光学 第二十七章 19世纪的光学 光学是一山老的科学，希腊时代欧儿里得，托勒密都对此做出过 献到了17世纪，几何光学基木上得以确立。几何光学关注光线传掘 的几何性及的研究，如光线传播的直线性，光线的反射、折射性质等。由 于制造光学仪器的需要，对光的折射性质的研究比较热门。开普勒曾修 正了托勒密关于人射角与折射角成正比的结论，并指出玻璃的折射角 不会超过42度.荷兰数学家斯混尔(1591一1626)在大量实验的基础上 丁162年得出折射定律：入射角与折射角的余割（正弦的倒数）之比为 常数.笛卡尔在1637年出版的折光学》一书中提出了折射定律的现代 形式，卸人射角与折射角的正弦之比为常数。后来，著名的法国数学家 费尔马运用极值原理推出了光的反射定律和折射定律。 牛顿的分光实验以及牛顿环的发现，使光学由几何光学进人物理 光学。牛顿本人认为光本质上是运动的徽粒，新以他不能正确地解释由 他自已做出的伟大发现.与牛顿同时代的惠更斯主张光是一种波动，由 此展开了近两个世纪的光的本性之争。19世纪的光学以波动说的复兴 为先导，因此有必要先问顾一下微粒说与波动说之争论。 1.波动说与微粒说的对立 近代几何光学的莫基者之一笛卡尔在光的本性方面的看法是不 一贯的。在谈到视觉问题时，他把光线比喻成脉冲波动，否认眼睛在看 东西时有某种物质微粒进人。可是，他在解释光的折射和反射时又运 用物体的碰撞运动来进行比喻。因此他在这个问题上的看法是不明朗 的。 惠更斯最早比较明确地提出了光的被动说。在《论光》(1690)一书 中，他认为光的运动不是物质微粒的运动而是煤质的运动即波动，其理 由是，光线交又穿过而没有任何相互影响。运用波动说，惠更斯很好地 解释了光的反射、折射以及方解石的双折射现象。不过，他的波动说并 不完善。他误认为光像声音一样也是纵波，所以在解释光的干涉、衍射 和偏振现象时遇到困难。 牛顿倾向于微粒说：在《光学》(1704)中，他陈述了波动说的几种不 足：第一，波动说不能很好地解释光的直线传播现象。如果光是一种被 动，它就应该有绕射现象，就像声音可以绕过碍物而传播一样，但我 」并没有观察到光有这种现象。第二，波动说不能令人满意地解释方解 327