傳輸和處理提供了嶄新的技術。

在現代光學本身，由強鐳射產生的非線性光學現象正為越來越多的人們所注意。鐳射光譜學，包括鐳射喇曼光譜學、高解析度光譜和皮秒超短脈衝，以及可調諧鐳射技術的出現，已使傳統的光譜學發生了很大的變化，成為深入研究物質微觀結構、運動規律及能量轉換機制的重要手段。它為凝聚態物理學、分子生物學和化學的動態過程的研究提供了前所未有的技術。

研究內容

我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。

幾何光學

是從幾個由實驗得來的基本原理出發。來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑，它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。

物理光學

是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科，所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振。以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關係，而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象，以及光在媒質介面附近的表現；也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。

量子光學

英文名稱：umoptics

量子光學是以輻射的量子理論研究光的產生、傳輸、檢測及光與物質相互作用的學科。1900年普朗克在研究黑體輻射時，為了從理論上推匯出得到的與實際相符甚好的經驗公式，他大膽地提出了與經典概念迥然不同的假設，即“組成黑體的振子的能量不能連續變化，只能取一份份的分立值”。

1905年，愛因斯坦在研究光電效應時推廣了普朗克的上述量子論，進而提出了光子的概念。他認為光能並不像電磁波理論所描述的那樣分佈在波陣面上。而是集中在所謂光子的微粒上。在光電效應中，當光子照射到金屬表面時。一次為金屬中的電子全部吸收，而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間。電子把這能量的一部分用於克服金屬表面對它的吸力即作逸出功，餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。

這種從光子的性質出發，來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了：非但光有這種兩重性，世界的所有物質，包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物，也都有與其本身質量和速度相聯絡的波動的特性。（未完待續）

259　物理學之光學　下

光學成就

對火的認識

我國古代取火的工具稱為“燧”，有金燧、木燧之分。金燧取火於日，木燧取火於木。根據我國古籍的記載，古代常用“夫燧”、“陽燧”（實際上是一種凹面鏡，因用金屬製成成，所以統稱為“金燧”）來取火。古代人們在行軍或打獵時，總是隨身帶有取火器，《禮記》中就有“左佩金燧”、“右佩木燧”的記載，表明晴天時用金燧取火，陰天時用木燧取火。陽燧取火是人類利用光學儀器會聚太陽能的一個先驅。講到取火，古代還用自制的古透鏡來取火的。公元前2世紀，就有人用冰作透鏡，會聚太陽光取火。《問經堂叢書》、《淮南萬畢術》中就有這樣的記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”我們常說，水火不相容，但製成冰透鏡來取火，真是一個奇妙的創造。用冰製成透鏡是無法長期儲存的，於是便出現用玻璃或玻璃來製造透鏡。

《華嚴經》菩薩問明品記載“勤首菩薩以頌答曰：如鑽燧求火，未出而數息，火勢隨止滅，懈怠者亦然。如人持日珠，不以物承影，火終不可得，懈怠者亦然”。

針孔成像和影的認識

公元前4世紀，墨家就做過針孔成像的實驗，並給予分析和解釋。《墨經》中明確地寫道：“景到（倒），在午有端，與景長，說在端。”這裡的“午”即小孔所在處。這段文字表明小孔成的是倒像，其原因是在小孔處光線交叉的地方有一點（“端”），成像的大小，與這交點的位置無關。從這裡也可以清楚看到。古人已經認識到光是直線行進的，所以常用“射”來描述光線徑直向前