此讲座笔记为本人手写版笔记经AI转成电子版

光之魅影：揭开光的神秘面纱 王震 3.26

光的本性

1. 古代元气说
2. 牛顿微粒说（17世纪）：可解释直线、反射，部分不可解释
3. 惠更斯波动说
4. 杨氏双缝干涉
5. 菲涅耳（方程）
6. 麦克斯韦电磁场理论：光是电磁波，验证：赫兹波谱图：$ f \uparrow \to \lambda \downarrow = c $（非相干叠加 可见 伽马射线、X射线、电波辐射）
   脉络：①“以太”传播 迈克耳孙/莫雷：观察以太运动
   ② 黑体辐射与光电效应 → 始终无法解释
7. 1905 爱因斯坦 狭义相对论：光速真空中恒定，与观察者无关
8. 量子论 普朗克：黑体平衡辐射公式 爱因斯坦：光敏效应 “光子”
9. 波粒二象性（具有特性，而不是其相）：激光 & 和效应

• 传统光学：仪器、光谱分析、成像
• 现代光学：激光技术、信息光学、非线性光学、导波光学

现代光学

• “激光”（1964 钱学森） 合：“当激光”
• 1916 爱因斯坦预言：能级跃迁、受激辐射 → 连锁反应
• 1951 查尔斯·汤斯：微波激射器；1960 梅曼、红宝石激光器
  特点：高亮度、高单色性、高方向性
• 信息光学：1935 相干显微术；1948 全息照相
• 非线性光学：进入电场：二次、三次、高次作用多响应，$ \chi = \chi^{(1)} + \chi^{(2)}E + \chi^{(3)}E^2 + \dots $
• 导波光学：高锟 1966 美国康宁、迈瑞尔特（1.55微米）；2009 诺奖；工程、安防测

发展趋势 “光子学”

• 玻色子，无电荷，不易相互作用
• 电子学 → 光子学于电子学 60、70年代电压 电强光弱

光子时代

• 光显示、光通信、光计算、光传感、激光加工、激光武器
• 激光核聚变（启动→溅射）、天文观测

中学为体，西学为用