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光学是物理学中最古老的一个基础学科,又是当前科学研究中最活跃的学科之一。在这个古老的领域中,涌现了很多伟大的科学家,让我们回到过去,看看光是如何一路走到现在。
世界上第一个光学仪器,是亚洲之光,来自伊拉克的Nimrud透镜,制作年代是公元前700年,可能被用作放大镜或燃烧玻璃,通过聚集阳光来生火,在现代伊拉克的尼姆鲁德 (Nimrud) 的亚述宫殿中发掘出来。
公元前5-6世纪,古印度认为光是五种基本微细元素。
公元前五世纪,古希腊的恩培多克勒认为光是有速度的
公元前400年左右,亚里士多德迷信的认为圆是最完美的,所以提出了最小量,也就是我们说的多做无益的概念,当然他没有想到这个错误的概念,却正确的影响了西方后面的发展。
公元前400年左右,墨子明确提出了线性光学的概念:光的直线传播,平面、凹面、凸面镜对光的反射,针孔相机,并且光的折射也在那时被发现。
公元前300年,古希腊欧几里得在他的著作《光学》中提出:在大角度下看的东西看起来更大,在较小的角度下看的东西看起来小,而在等角度下看的东西看起来是相等的。
公元前200年左右,中国的《淮南书》和《万璧书》最早的记载了用多个镜子的实现光的反射,还叙述了使用凹面镜或冰制成的透镜来聚焦阳光,用来生火。
大约在公元前一世纪,印度又将阳光称为太阳的七道光
大约在公元前一世纪,古希腊数学家希罗认为光走直线是因为符合亚里士多德的最小量理论。他基于这个理论,说明入射角和反射角相等,理由是这是从物体到观察者的最短路径
公元前 55 年,罗马卢克莱修修认为:
因为无论距离多远,火都可以将它们的光投射到我们身上,并将它们温暖的热量呼吸到我们的四肢上,由于间隙的缘故,它们的火焰主体丝毫没有损失,它们的火焰丝毫没有缩小到视线范围内。
公元100年左右,克莱门德和托勒密不认可希罗的说法,认为是光线是一个圆锥体,基于这个错误的假设,他们研究了光的折射现象,结果他们成了最早测定光在两介质界面的入射角和折射角的人
公元475年,罗马帝国的灭亡,西方进入缓慢的科学发展期
大约公元700年,张志和在《玄真子·涛之灵》中明确指出:背日喷乎水,成虹霓之状,世界上第一次正确的解释了彩虹的形成原因。比西方早了大概400多年
大约公元800年,阿拉伯肯迪认为世界上所有东西都向各个方向发射光线,充满了整个世界
大约公元1000年,埃及人阿尔哈曾则认为光是由太阳或其他发光体发射出来的,然后通过被看见的物体反射入人眼而感知的结果。他在《光学论》中说:把透镜设计成某种曲度,能起到放大物体的作用。
公元1200年时,英国人培根提出透镜校正视力和采用透镜组构成望远镜的可能性,并描述了透镜焦点的位置。不过这家伙因为反对教会,被教会多次关押起来。
公元1220年,英格兰的罗伯特·格罗斯泰斯特认为颜色与强度有关,并且它们从白色延伸到黑色,白色是最纯净的,位于红色之上,黑色位于蓝色之下。他推测彩虹是阳光在水云中被层层反射和折射的结果。这个距中国的提出理论已经有400年之久。
公元1289年,意大利人斯皮纳和一位著名的光学家阿尔马托先生在意大利的佛罗伦萨发明了眼镜。眼镜在明朝时期传入我国,明·田艺蘅 《留青日札·叆叇》:提学副使 潮阳 林公 有二物,如大钱形,质薄而透明,如硝子石,如琉璃,色如云母,每看文章,目力昏倦,不辨细书,以此掩目,精神不散,笔画倍明。中用绫绢联之,缚於脑后。人皆不识,举以问余。余曰:此靉靆也。
世界上现存最古老的眼镜(约 1475 年)
1589年,波特(G.B.D.Porta,1535--1615)研究了成像暗箱,并在的论文《自然的魔法》中讨论了复合面镜以及凸透镜和凸透镜组的组合。
1595年,荷兰人詹森发明了放大10倍左右的光学显微镜
1608年,荷兰李普塞(Hans Lippershey)在发明了第一架望远镜。
1610年,伽利略(意大利)。建造了他自己的望远镜,并在论文中说木星有4个卫星。
1618年,克里斯托弗·谢纳开始建造带有聚物镜和目镜的望远镜。这种望远镜后来被称为天文望远镜
1630年,笛卡儿在《折光学》中给出了用正弦函数表述的折射定律
1632年,荷兰人列文虎克改良显微镜,可以放大300倍左右。后来显微镜传入我国,当时正是我国著名诗人弘历时代,于是弘历写下了著名诗词:
《咏显微镜》
玻璃制为镜,视远已堪奇。
何来僾逮器,其名曰显微。
能照小为大,物莫遁毫釐。
远已莫可隐,细又鲜或遗。
我思水清喻,置而弗用之
故宫里的显微镜
带有乾隆亲笔题词的显微镜
1750年的显微镜
1657年,法国人皮耶·德·费马终于发现亚里士多德的最小量是错误得,在改变了最小量的定义后,首先指出光在介质中传播时所走路程取极值的原理。结果这让拉格朗日得到了启发,研究出了变分法。
1665年,胡克提出光的波动理论
1666年,牛顿出山了,他完成了著名的三棱镜色散试验。(注意,牛顿完成的是三棱镜试验,不是牛顿发明了三棱镜)(三棱镜色散试验对后来发明的光谱仪产生了至关重要的影响)
1667年,牛顿建造了第一台反射望远镜
1666年,牛顿完成了三棱镜色散试验的报告,他得出结论,太阳光是由不同颜色的光经玻璃不同程度的折射而组成
1678,惠更斯在《论光》一书中从声和光的某些现象的相似性出发,认为光是在以太中传播的波。
1704年,牛顿发表了《光学》,他认为光是微粒流的理论
1752年,英国人 托马斯·梅尔维尔。观察到金属或盐的火焰光谱显示出火焰的特征的亮线。这个发现当时并没有引起重视,但后面对材料学产生了巨大影响。从而发明了光谱仪,用来探测元素,所以在后面的100年内,大量元素被都被发现和命名,甚至在地球上没有的元素都被测试出来。最终人类编出了元素周期表
1846年,法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转
1856年,韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。
1896年,洛伦兹创立电子论,解释了发光和物质吸收光的现象
好了,伪史派的朋友们,你们一直说科学是循序渐进,不可能突然出现的,这点我是完全赞同的,基于这个都认可的理论。你们说一下吧,在光学领域,西方抄了我们什么,而他们的科学又是在哪一年突然出现的?比如你们可以说牛顿是假的,那么基于牛顿之后的理论也自然不存在。不用往远了说,如果牛顿是假的,那么梅尔维尔是不可能发现火焰光谱的,也就不存在后面的元素周期表了,但元素周期表是真的,那么你们解释一下,如何在没有牛顿理论的基础上,元素周期表被发现了的呢?别忘了,科学是不可能突然出现的!
来吧,该你们说说哪些是假的了!