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波动光学

光学的分支，用波动理论研究光的传播和光与物质的相互作用。17世纪，r .胡克和c .惠更斯创立了光波理论。惠更斯用波前的概念正确地解释了光在晶体中的反射、折射和双折射的规律。在此期间，人们还发现了一些与光的波动有关的光学现象。比如，F.M .格里马尔迪首先发现光遇到障碍物会偏离直线，他将这种现象命名为“衍射”。胡克和波义耳分别观察到了现在称为牛顿环的干涉现象。这些发现成为波动光学发展史的起点。17世纪后的100多年里，光的粒子说(见光的二象性)一直占主导地位，而波动说并没有被大多数人接受。直到19世纪，光的波动理论才迅速发展起来。

1800年，T. Yang提出了几个反对质点理论的论点，首次提出了干涉一词，分析了水波和声波叠加产生的干涉现象。1801年，杨首次用双缝演示了光的干涉现象(见杨实验)，首次提出了波长的概念，并成功地测得了光波的波长。他还用干涉原理解释了白光照射下薄膜的颜色。1809年，E.L .马里乌斯发现了反射时的偏振(见布儒斯特定律)，随后A.-J .菲涅尔和D.F.J .阿拉戈用杨氏实验装置完成了线偏振光的叠加实验，杨和菲涅尔用光是横波的假设成功地解释了实验。1815年，菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理，他用这个原理计算了各种类型的孔和直边的衍射图样，令人信服地解释了衍射现象。1818关于阿拉哥斑(见菲涅耳衍射)的争论进一步强化了菲涅耳衍射理论的地位。迄今为止，光的波动理论在解释光的干涉、衍射和偏振方面取得了巨大成功，从而牢固地确立了波动理论的地位。

65438+60年代，J.C .麦克斯韦建立了统一电磁场理论，预言了电磁波的存在，给出了电磁波的波速公式。然后H.R .赫兹用实验的方法产生电磁波。光与电磁现象的一致性使人们相信光是一种电磁波，光的经典波动理论与电磁理论相融合，产生了光的电磁理论。将电磁理论应用于晶体，对光在晶体中的传播规律给出了严格而满意的解释。19年底，H.A. Lorenz创立了电子理论。他将物质的宏观性质归因于组成物质的电子的集体行为。电磁波使带电粒子振动，产生二次电磁波。根据该模型，解释了光的吸收、色散和散射等分子光学现象。这个经典的电磁理论并不完美，因为光与物质的相互作用涉及到微观粒子的行为，必须完全用量子理论来解决。

波动光学的研究成果加深了人们对光的本质的认识。在应用领域，基于干涉原理的干涉测量术为人们提供了一种精确测量和检验的手段(见干涉仪)，其精度得到了前所未有的提高；衍射理论指出了提高光学仪器分辨率的途径(见夫琅和费衍射)；衍射光栅已经成为光谱分析中分离谱线的重要色散元件。各种偏振装置和仪器被用来检查和测量岩石和矿物晶体，等等。这些构成了应用光学的主要内容。

自20世纪50年代以来，特别是激光问世后，波动光学衍生出傅立叶光学、光纤光学、非线性光学等新的分支，极大地拓展了波动光学的研究和应用范围。