一、人類對光的初期認識以及神話描述

“太陽出來了，天亮了，”這個感官認知表達，往往是透過白天與黑夜交替中，太陽起決定性作用獲得的。由此產生了一系列建立在太陽神的神話傳說，而許多宗教信仰往往也是這樣，把太陽尊稱為締造者和守護神，而光明和溫暖的直觀感受，也是來自於對太陽光的直觀感受建立的認識。人類這種最原始的意識，一直推動著人類文明發展，和科學理論的建立。這種最原始的認知也推動著人類對大自然進行本源性的科學探索，由此推動著人類科技文明向前發展。而對光的本源性探索也是這樣。

二、光的初期探源，粒子說與波動說的理論形成和爭論

當勒內.笛卡爾（1596——1650）在其著作《方法論》中提出光是類似於微粒的物質，和光是類似於以“以太”為媒質的壓力時，這位以著名的法國人顯然是第一個對光進行本源性探究，並建立認知理論的哲學家、數學家和物理學家。

1655年，義大利波倫亞大學數學教授格里馬第在觀測中首先發現了光的衍射現象，據此推想光可能是與水波一樣的流體，並以這個推想提出了“光的衍射”概念，成為光波動說的初期建立者。

1663年，英國科學家波義耳透過觀察肥皂泡和玻璃球中的彩色條紋，提出了物體的顏色不是物體本身的性質，而是光照射在物體上產生的效果。波義耳記錄了自己的觀測並率先提出這個認識。在這個觀察的基礎上，英國物理學家透過對肥皂泡膜顏色的觀察，提出了光是以太的一種縱向波，並認為光的顏色是由其頻率決定的。

1672年，牛頓用稜鏡作實驗發現了對面牆壁映出的彩色光譜，透過這一發現，在其論文《關於光和色的新理論》中提出了光在複合和分解中，就像不同顏色的微粒混合又被分開一樣。自此以後，光波動說與粒子說形成了兩大學派。

1666年，荷蘭天文學家、物理學家克里斯蒂安.惠更斯（1629——1695）重複了牛頓的光學實驗，並對牛頓實驗和格里馬實驗進行了對比研究，提出了波動說比較完整的理論，同時證明了光的折射定率和反射定律。

三、對光的認識，到研發實驗光學儀器，形成對光的深化研究

1800年，英國物理學家托馬斯.楊在其論文《關於光與聲的實驗和問題》中，把光和聲進行類比並透過研究指出，光是以橫波形式傳播的。1801年，托馬斯楊進行了著名的楊氏雙縫干涉實驗，首次提出了光的干涉理論和和光波干涉定律。

1808年，法國物理學家馬呂斯（1775——1812）發現光的偏振現象，由此確定了偏振光強度：馬呂斯定律1811年，與J畢奧分別獨立發現折射光的偏振，提出了確定晶體光的方法，並研發出一系列偏振儀器。

1815年，法國物理學家奧古斯汀.讓.菲涅爾（1788——1827）在其《光的衍射》論文中提出了衍射理論和其實驗依據，1816年透過論文提出了反射光柵和半波帶法。到1818年4月，菲涅爾透過參加巴黎科學院舉辦的1819年數理科學選獎專案的論文，用嚴格的數學證明了惠更斯原理，由此發展為惠更斯—菲涅爾原理。1821年到1823年，菲涅爾與阿拉果合作，發現了偏振光的干涉現象，同時發現了光的圓振和橢圓偏振現象，並用波動說解釋了光的偏振面的旋轉，由此論證了光的橫波性。

菲涅爾還用光的橫波性和彈性理論匯出了反射光和折射光的著名公式：菲涅爾公式，由此解釋了法國物理學家馬呂斯（1775——1812）在1808年所發現的光在反射時的偏振現象和雙折射現象，為晶體光學發展奠定了理論基礎。在此期間到此後，由菲涅爾理論研發出了許多光學觀測儀器，菲涅爾螺紋透鏡也是其偉大的發明。1827年7月14日，菲涅爾因肺病去世，菲涅爾在其39歲短暫一生中，為光學理論的確立建立和完善了完整的光衍射理論，並透過實驗發明了多種光學研究實驗儀器。由於他在光學領域的偉大成就，被譽為物理光學的締造者。

曾與菲涅爾合作過的阿拉果（1786——1853）是法國物理學家，1820年後，轉向電磁研究，以研究旋轉銅盤對磁針的效應獲得1825年科普利獎。

1866年，德國物理學家光學家奧斯特.卡爾.阿貝（1840——1905）與蔡司合作研發光學儀器中，以顯微鏡為中心，做出了兩項重要貢獻，一是幾何光學的正弦條件，確立了可見光波段顯微鏡解析度極限；二是波動光學中兩步成像理論——阿貝成像理論。1906年，A.B.博德透過實驗證明了阿貝的兩個光學成像理論，完成了此後以鐳射為實驗條件的光學變換基本理論之一。

1867年阿貝研製出測焦儀，1869年研製出阿貝折射計和分光儀器。1870年研製出孔徑計。1879年與O.肖託合作，研製出複合消色差鏡頭。在此期間，還改造了不少天文觀測儀器。

1882年，德國天文學家夫琅和費首次用光柵研究光的衍射現象。在夫琅和費之後，德國物理學家施維爾德根據新的光波學說，對光透過光柵形成的衍射現象進行了成功的解釋。

四、電磁波理論的提出，與光電效應，發展到波粒二象性理論的確立

1865年，詹姆斯.麥克斯韋提出電磁波理論。

1887年，德國科學家海因裡希.赫茲發現光電效應，並證明了1865年麥克斯韋提出的電磁波理論。光的粒子性也透過赫茲的實驗再一次得到證明。

自此以後，形成了系統的光學理論體系和電磁波理論體系。

十九世紀末到二十世紀初，以普朗克、愛因斯坦為代表的科學家提出了光量子學說。

1906年，愛因斯坦在其《關於光的產生和轉化的一個推測性觀點》論文中對於時間的平均值光表現為波動性；對於時間瞬間值，光表現為粒子性。由此解釋了光的微觀客體波動性和粒子統一，即波粒二象性。

1921年，康普頓在實驗中證明了X射線的粒子性。1927年，傑黙爾後來的喬治湯姆森在實驗中證明了電束具有波的性質。同時人們也透過不同方法，證明了氦原子射線、氫原子和氫分子的射線具有波的性質。

五、光速的驗證與確立，以及對電磁學理論的建立，對光的深化認識

1607年，研製出伽利略望遠鏡的伽利略，提出了用直觀的觀測方法測定光速。

1670年，丹麥天文學家奧勞斯.羅默（1644——1710）利用木星的星蝕時間變化證實光是以有限速度傳播的。

1728年，詹姆斯佈雷德里透過觀測仍為，若光速是有限的，則因為地球的軌道速度地球，會使抵達地球的星光有一個微小的角度偏差，由此提出光行差效應，它的大小隻有1/200度。佈雷德里透過觀察計算，計算出光速為298000千米/秒。光行差在19世紀被充分研究應用，俄國天文學家瓦西里.雅科夫列維奇.斯特魯維（1793——1864）對光行差效應進行了卓有成效的研究。

1849年，法國物理學家A.H.L.菲力古用旋轉齒輪法首次在地面進行了光速測量。

經過歷代科學家的努力，直到1972年，美國的K.M.埃文森等科學家直接測量鐳射頻率和真空波長，按公式算得，C＝299792458±1.2米/秒，1975年15屆國際計量大會確認上述光速作為國際標準推薦使用。

1983年，17屆國際計量大會透過米的新定義。在這個定義中的光速C＝299792458米/秒為規定值，而長度單位由這個規定定義。即光在真空中的速度成為定義值。由此取代了儲存在巴黎的的鉑銥合金製成的米原器，被選擇為定義米的標準。

從人類對光的初期認識，一路走來，形成了系統的光學理論體系和電磁學理論體系，在對光的認識中，進一步擴充套件和深化，由此發展到對電磁波的認識。

電磁波不依靠介質傳播，在真空中傳播速度等同於光速，頻率是電磁波的主要特性，按頻率順序排列，就是電磁波譜。電磁輻射由低頻到高頻，主要分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。人眼可以見到的電磁波稱為可見光，波長為38～780nm。

電磁輻射量與溫度有關，通常高於絕對零度的物質式粒子都有電磁輻射，溫度越高輻射越大，但大多數都不能被肉眼觀察到。

電磁波伴隨的電場方向、磁場方向、傳播方向三者互相垂直，因此電磁波是橫波。

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