课题——经典光学的形成
教学目标
一、早期光学
1. 古代光学基本上停留在几何光学的研究和总结上。
公元前5世纪《墨经》、北宋时期沈括的《梦溪笔谈》都有记载。
古希腊欧几里德(Euclid，约公元前330-公元前275）研究光的反射
托勒密 (C.Ptolemaeus,希，约公元100-170) 研究光的折射
2.中世纪: 阿勒哈增（965-1038）(阿拉伯人)著《光学》。
3.折射定律的建立
荷兰人斯涅耳最早提出折射定律，由法国数学家费马（1601-1665）提出费马原理，予以确定，使几何光学理论很快发展
4.光学仪器的研制
（1）1299年，发明了眼镜。意大利人阿玛蒂制造了眼镜。
（2）1608年，荷兰人李普塞制成第一台望远镜，伽利略改进成放大32倍的望远镜。
（3）几乎与望远镜同时，荷兰人发现制造了显微镜。
5.牛顿对光的色散的研究
1666-1704年间，牛顿用色散原理解释了天界神秘而瑰丽的彩虹
二、光的波动说和微粒说的论争
1.光的微粒说
1704年，牛顿：“光是一种细微的大小不同的而又迅速运动的粒子。”
2.光的波动学说
1）代表人物:惠更斯，胡克：“光必定是一种振动。”
2）波动说的困境:由于当时没发现光的干涉、衍射等波动现象，使光的波动说难以自圆其说。
3）19世纪光的波动说的两个英雄
① 托马斯·杨(1773-1829)：两岁认字，四岁能读圣经，23岁获医学学位。
因牛顿反对波动说，光的微粒说在百年中占了上风，波动说几乎销声匿迹。面对牛顿如日中天的气势，杨以不唯名的勇敢精神说：“尽管我仰慕牛顿的大名，但我并因此非得认为他是百无一失的。我遗憾地看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。”
设计了杨氏双缝实验，证明了光的干涉现象。
②菲涅耳(1788-1827) ：法国工程师。完善了惠更斯理论，提出了子波相干的思想。
菲涅耳的理论——泊松的计算——阿拉果的实验找到了有利于波动说的泊松亮点
三.光应具有波粒二相性
光的波动说无法解释光电效应，但粒子说可以解释。它的思想是爱因斯坦光量子理论的起源。
三、光谱的研究
1.巴尔末发现氢光谱规律
1）背景:杨的干涉实验提供了测定波长的方法。
2）瑞士科学家巴尔末(1825-1898)的贡献
巴尔末，瑞士的一位中学数学教师，在哈根拜希教授的指点下将氢光谱的规律总结出来，于1884年6月25日正式发表:
①由于埃氏对氢谱线的精确测量，提供了氢的可见光部分的四条谱线的精确波长，从中巴尔末提出了一个共同因子：B=3645.6×107毫米。
②氢的前四根谱线的波长可以从这一基数，相继乘以系数9/5，4/3，25/21，9/8。初看起来，这四个系数，没有构成规则数列，但如果将第二项与第四项分子、分母分别乘以4，则分子为32，42，52，62，而分母的完全平方相应的差4，这样就出现了 的规律
由于巴尔末公式的发现，光谱成因的神秘大门被打开了，人们研究原子内部结构，又有了一个新的依据，此后光谱规律不断被揭示， 一门新的系统的科学——原子光谱形成了。
四、光速的测定
1.早期的实验
1）伽利略提出：在已知距离的两个高山峰上，放两盏灯，利用接收灯闪亮的时间去除间距，来测光速，但误差较大。
2）天文学方法——丹麦人奥罗斯·罗末(1644-1710)于1675年提出
木星有13个卫星，I0（木卫一）是木星的一颗卫星，绕木星旋转一周的时间约42小时28分16秒，因此在地球上看I0蚀也应是42小时28分16秒一次，但是观测后时间却不一样，原因是两次观测木星与地球的距离不一样，从I0发出的光信号所传递的空间距离不同。用两次木卫蚀的时间差去除两次木星与地球的距离差，即可求得光速。
现代人用此法可测光速为：2.998×108米/秒。
3）地面方法
1849年，法国人菲索（1819-1896）用齿轮旋转法测得光速为3.15×108米/秒。他是第一个首次证明光速可以在实验中测得的人。另外，法国人付科、美国人纽克姆等都对光速测定做过贡献。
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