1.从衍射入手——初窥光的神奇现象
在《圣经·旧约·创世纪》的开篇便提到上帝创造世界的第一天就诞生了光,从此,光便成了万物之源。在东方世界,上古神话中的夸父逐日,体现了人们对光明的向往;孔子路遇两小儿辩日,闪烁着人们对于光的理性火花;墨子的“小孔成像”实验,更是一举揭开了人类世界的光学纪元。实际上,人类从外界获得的大部分信息都来自视觉,本质上即是光信息的获取。
孰为汝多知乎?
找一找,请圈出图中的两个墨子
历经几千年的发展,光学至今仍旧活跃在科技创新的前沿。光学的发展大致可以分为五个阶段,包括萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期等。在波动光学理论体系建立之前,人们一直认为光沿直线传播,但是随着人们对光本质的不断追逐和探索,这个结论开始受到冲击。十七世纪中期,意大利人格里马第首先对这一理论提出质疑,他把一根小棍子放进光束中,观察到木棍的影子有展宽现象,于是他进一步实验,让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上,他发现在投影的边缘有明暗相间的条纹。格里马第联想到水波的衍射,于是他提出光的传递可能是以一种类似水波的波动形式实现的,这就是最早的光波动说,并且把这种现象称为“光的衍射”。所谓光的衍射就是说光在传播过程中,当它遇到障碍物时,会绕到障碍物后面继续传播的现象。
水波的衍射
光的衍射
2.波粒之争——光渐显波动属性
显而易见,光的衍射现象与光的直线传播这一结论在表现上是矛盾的,颠覆了已有的几何光学理论体系,这个现象一经发现便引起了胡克,牛顿等大科学家的