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紫外可見分光光度計光學發展史
來源:http://www.rolypigusa.com/   作者:紫外可見分光光度計    更新日期:2014-12-15 23:41:46   

一、公元前390年前
我國春秋戰國之際,墨翟和他的弟子們記載了關於光的直線傳播和光在鏡麵(凹麵和凸麵)上的反射等現象,並提出了一係列經驗規律,把物和象的位置與大小與所用鏡麵的曲率聯係了起來。

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二、公元50-168年間
克萊門德和托勒密研究了光的折射現象,最先測定了光通過兩種介質分界麵時的入射角和折射角。培根(R.Bacon,公元1214-1294年)提出用透鏡校正視力和采用透鏡組構成望遠鏡的可能性,並描述過透鏡焦點的位置。
三、到十五世紀末和十八世紀初
凹麵鏡、凸麵鏡、眼鏡、透鏡以及暗箱和幻燈等光學元件已相繼出現。在這時期建立了光的反射和折射定律,奠定了幾何光學的基礎。荷蘭李普塞在1608年發明了第一架望遠鏡。十世紀初延森(Z.Janssen,1588-1632)和馮特納最早製作了複合顯微鏡。1610年伽裏略(1564-1642年)用自己製造的望遠鏡觀察星體,發現了繞木星運行的衛星,這給哥白尼關於地球繞日運轉的日心說提供了強有力的證據。開普勒(1571-1630年)匯集了前人的光學知識,他提出了用點光源照明時,照度與受照麵到光源距離的平方成反比的照度定律。他還設計了幾種新型的望遠鏡,特別是用兩塊凸透鏡構成的開普勒天文望遠鏡。至於折射定律的精確公式則是斯涅耳(W.Snell,1591-1626年)和笛卡兒(R.Descares,1596-1650年)提出的。接著費馬(P.de Fermat,(1601-1665)在1657年首先指出光在介質中傳播時所走路程取極值的原理,並根據這個原理推出光的反射定律和折射定律。綜上所述,到十七世紀中葉,基本上已經奠定了幾何光學的基礎。意大利人格裏馬第(F.M.Grimaldi,1618-1663年)首先觀察到光的衍射現象,1672-1675年間胡克(R.Hooke,1635-1703年)也觀察到衍射現象,並且和波義耳(R.Boyle,1627-1691年)獨立地研究了薄膜所產生的彩色幹涉條紋,所有這些都是光的波動理論的萌芽。十七世紀下半葉,牛頓(I.Newton,1642-1727年)和惠更斯(C.Huygens,1629-1695年)等把光的研究引向進一步發展的道路。牛頓還仔細觀察了白光在空氣薄層上幹涉時所產生的彩色條紋—牛頓圈,從而首次認識了顏色和空氣層厚度之間的關係。牛頓於公元1704年提出了光是微粒流的理論。他認為這些微粒從光源飛出來,在真空或均勻物質定律,然而在解釋牛頓直線運動,並以此觀點解釋光的反射和折射定律。然而在解釋牛頓圈時,卻遇到了困難,同時,這種微粒流的假設也難以說明光在繞過障礙物之後所發生的衍射現象。惠更斯反對光的微粒說,認為光是在“以太”中傳播的波。惠更斯不僅成功地解釋了反射和折射定律,還解釋了方解石的雙折射現象。這一時期中,在以牛頓為代表的微粒說占統治地位的同時,由於相繼發現了幹涉、衍射和偏振等光的波動現象,以惠更斯為代表的波動說也初步提出來了。
四:十九世紀光學的發展
到了十九世紀,初步發展起來的波動光學體係已經形成。楊(T.Young,1773-1829年)和菲涅耳(A.J.Fresnel,1788-1827年)的著作在這裏起著決定性的作用。1801年楊氏最先用幹涉原理令人滿意地解釋了白光照射下薄膜顏色的由來和用雙縫顯示了光的幹涉現象,並第一次成功地測定了光的波長。1815年菲涅耳用楊氏幹涉原理補充了惠更斯原理,形成了人們所熟知的惠更斯——菲涅耳原理。1808年馬呂(E.L.Malus,1775-1812年)偶然發現光在兩種介質界麵上反射時的偏振現象。為了解釋這些現象,楊氏在1817年提出了光波和弦中傳播的波相仿的假設,認為它是一種橫波。菲涅耳進一步完善了這一觀點並導出了菲涅耳公式。1845年法拉第(M.Faraday,1791-1867年)發現了光的振動麵在強磁場中的旋轉,提示了光現象和電磁現象的內在聯係。1856年韋伯(W.E.Weber,1804-1891年)和柯爾勞斯(R.Koh-Lrausch,1809-1858年)在萊比錫做的電學實驗結果,發現電荷的電磁單位和靜電單位的比值等於光在真空中的傳播速度,即3×108米/秒。麥克斯韋(J.C.Maxwell,1831-1879年)在1865年的理論研究中指出,電場和磁場的改變不會局限在空間的某部分,而是以數值等於電荷的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播的,即電磁波以光速傳播,這說明光是一種電磁現象。這個理論在1888年被赫茲(H.R.Hertz,1857-1894年)的實驗證實,他直接從頻率和波長來測定電磁波的傳播速度,發現它恰好等於光速,至此,就確立了光的電磁理論基礎。十九世紀末到二十世紀初,光學的研究深入到光的發生、光和物質相互作用的某些現象,例如熾熱黑體輻射中能量按波長分布的,特別是1887年赫茲發現的光電效應。1900年普朗克(1858-1947年)提出了輻射的量子論,認為各種頻率的電磁波隻能是電磁波(或光)的頻率與普朗克常數乘的整數倍,成功地解釋了黑體輻射問題。1905年愛因斯坦(1879-1955年)發展了普朗克的能量子假設,把量子論貫穿到整個輻射和吸收過程中,提出了傑出的光量子(光子)理論,圓滿解釋了光電效應,並為後來的許多實驗例如康普頓效應所證實。1924年德布羅意(L.V.de Broglie,1892- )創立了物質波學說。他大膽地設想每一物質的粒子都和一定的波相聯係,這一假設在1927年為戴維孫(C.J.Davisson,1881-1958)和革末(L.H.Germer,1896-1971年)的電子束衍射實驗所證實。
五、現代光學時期
從本世紀六十年代起,特別在激光問世以後,由於光學與許多科學技術領域緊密結合、相互滲透,一度沉寂的光學又煥發了青春,以空前的規模和速度飛速度飛速發展,它已成為現代物理學和現代科學技術一塊重要的前沿陣地,同時又派生了許多嶄新的分支學科。 1958年肖絡(A.L.Schawlow)和湯斯(C.H.Townes)等提出把微波量子放大器的原理推廣到光頻率段中去,1960年梅曼首先成功地製成了紅寶石激光器。自此以後,激光科學技術的發展突飛猛進,在激光物理、激光技術和激光技術和激光應用等各方麵都取得了巨大的進展。同時全息攝影術已在全息顯微術、信息存貯、象差平衡、信息編碼、全息幹涉量度、聲波全息和紅外全息等方麵獲得了越來越廣泛的應用。光學纖維已發展成為一種新型的光學元件,為光學窺視(傳光傳像)和光通訊的實現創造了條件,它已成為某些新型光學係統和某些特殊激光器的組成部分。可以預期光計算機將成為新一代的計算機,想象中的光計算機,由於采取了光信息存儲,並充分吸收了光並行處理的特點,它的運算速度將會成千倍地增加,信息存儲能力可望獲得極大的提高,甚至可能代替人腦的部分功能。總之,現代光學與其他科學和技術的結合,已在人們的生產和生活中發揮著日益重大的作用和影響,正在成為人們認識自然、改造自然以及提高勞動生產率的越來越強有力的武器。
六、光的波粒二相性
人們對電磁輻射兩重性的認識爭論了很久,有兩種說法:一是粒子說,把光看成微粒子,認為光與物質相互作用的現象(如吸收、發射、反射等)表明光是具有不連續能量的微粒,光具有粒子性;二是波動說,把光看成一種波,它可以反射、衍射、幹涉、折射、散射、傳播等,它可用速度、頻率、波長等參數來描述,這表明光具有波的性質。到1900年,普朗克提出量子論,把電磁輻射的粒子說和和波動說聯係起來,並提出了光量子(光子)能量與電磁輻射的頻率有關,其數學表達式為
E=hv=hc/λ
E:輻射的光子能量J
h:普朗克常數
v:輻射的頻率
c:光速
λ:波長
從普朗克的理論龍門娛樂發現:光具有波的性質,同時又具有粒子的性質。

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