杨振宁曾经将物理学的发展比作研究一张非常大的画，对这张画首先要有近距离的了解，这个近距离的了解非常必要，如果没有这种了解，就不可能理解物理学的真正精神。但是，如果一个人只做近距离的了解，他便不能得到最大的成就。他还需要有宏观的了解，为此就需要有能力走远了看。这时你会发现一个大的结构。只有把两者结合起来，才能够真正吸取物理现象基本规律的精髓，也才能真正有贡献。

今天就需要我画这样一幅关于光学的巨幅大作，不过我只是一个才资浅薄的画者，虽然我也想画象些，摆美些，但无论如何也干不好，到了必须拿出来给大家看时，只能胡乱把我的所得所思堆砌上去，也许这副画，无论远观近看都还是杂乱，拙劣，但是我希望能让大家能构从中有所获取些许知识，些许信息，些许感受，些许智慧，些许快乐。在追求智慧，追求快乐的过程中，如果我们能力有限，不能完全领悟智慧，我们至少应该感受到追求的快乐。

美国心理学家马斯洛在他的《科学与科学家的心理》一书中对科学做了这样的诠释：

科学可以是非教徒的宗教，非诗人的诗，不会绘画的人的艺术，严肃者的幽默，拘谨腼腆者的谈情说爱。科学不仅始于惊异，亦终于惊异。

那么从今天开始我们就来一起领悟令人惊异的光，由此感受科学的神圣与庄严，诗情与画意，智慧与严谨。有一首歌可以作为我们光学课课歌，那就是S.H.E.的《Superstar》：你是电，你是光，你是唯一的神话，you are my superstar，那么从今天起我们的 Superstar 就是“光”。

首先就让我们跟随剑桥大学科学史家Simon Schaffer，进入我们的光的世界，开始我们的光学之旅，欣赏光之舞。Light Fantastic。（播放BBC《光之舞》Light Fantastic —光学发展史片段）

And God said: Let there be light, and there was light.

God is light.

In all cultures, there is an intimate association between illumination and divinity, between light and creation.

Light is color. Light is energy.

It fuels life and it feeds the spirit.

It inspires art, religion and science.

Light holds the secrets of the Universe.

For thousands of years, humanity has tried to unlock the mysteries of light in its search for the nature of God himself.

“Woe unto them that call evil good and good evil,

that put darkness for light, and light for darkness.”

This is the story of that long quest to try to understand light because it leads to an understanding of God.

Extraordinarily, we will see, that enlightment, that modern science itself emerges from this religious quest to understand the nature of light.

LIGHT FANTASTIC

Light is color ，Light is energy，在所有文化中，光明与神圣、光与创造，总是紧密相联。光，是色彩；光，是能量。它哺育生命；它滋养灵魂。它启迪艺术、宗教、和科学。光，蕴藏着宇宙的奥秘。

光，是每个人见得最多的东西（“见得最多”在这里用得真是最贴切不过了）。可是，光究竟是一种什么东西呢？虽然我们每天都要与它打交道，但普通人似乎很少会去认真地考虑这个问题。如果仔细地想一想，我们会发现光实在是一样奇妙的事物，它看得见，却摸不着，没有气味也没有重量。我们一按电灯开关，它似乎就凭空地被创生出来，一下子充满整个空间。这一切，都是如何发生的呢？光究竟是什么那？不要着急…关于光的本质的探索可是个漫长而又波澜壮阔的过程。

而且，数千年来，正是人类尝试解开光之奥秘，追求对光之本质的求索的过程中，产生了启蒙运动和现代科学本身。

我们主要沿着思想进化的思路还叙述，了解一下光的发展简史：

人类对科学的认识总是由现象而追寻它的本质，古人看到的光的现象又是什么呢？古人看到是光无非是太阳光、火光，肯定没有灯光，人们看到的是燃烧发光，光下有影，小孔成像，对简单光现象进行了记载并做了不系统的研究。制造了简单的光学仪器，这其中的代表人物有我们的老祖宗墨翟，他是最早研究光学的，可惜后继无人，还有著名的欧氏几何的创始人，欧几里德，欧几里德，提出了类似触须的投射论，认为就想昆虫的触角伸出去感受刺激一样，人的眼睛是发出了眼光，眼光到达物体我们就看到了物体。但是这样的假设有个问题，既然眼睛能够发光，为什么黑暗中睁着眼睛看不见东西。公元1000年前，到了伊斯兰教的哈桑提出了射入论，就是人眼是接受到了物体发射或反射的光才看到物体。自此，有关光的直线传播的理论逐渐建立起来。

到16世纪，光学作为一门物理学科才建立起来了。这个时期被称为是几何光学时期。

既然是直线传播，肯定是微粒流，不是波了，但是又有问题，为什么两束光相遇不会相互碰撞而弹开呢？那如果是波，为什么看不到类似声波水波的干涉现象呢？争执不下之时，谁是权威，谁就说了算，于是牛顿的微粒说，一直就占据着统治地位。但是科学界是相信实验的。新的现象又出现了。新的理论就有了他的抬头的一天。

托马斯，杨这个天才：他作世界上著名的五大物理实验之一：杨氏双缝实验，看到光类似机械波的干涉现象，而菲涅尔紧随其后，对光的衍射现象做了研究。现在微粒说无话可说了，因为干涉和衍射只有用波动才能解释。而且我们两光相遇不会弹开用波的独立叠加定理也很容易的解释。

到了麦克斯韦的电磁学理论的建立，光被统一到电磁波中，似乎对于光的一切问题都能解释了。这是建立的就是经典光学的理论。

那是物理学的黄金岁月，所有的经典的力热光电全部理论都建立起来，如此完美，如此统一，以至于只能用“难道真是上帝写的这些吗？”来形容物理学给我们带来的惊叹。

然而，事情如果只是这样，光就不足为奇了。

新的实验出现了，黑体辐射，光电效应。康普顿实验，所有这些又忽然不能用波动来解释了，于是光又重新披上粒子的外衣，于是光就要每天都穿两套衣服了，既是波又是粒子，从研究尺度来说，在波长大于 10³λ 时，表现为直线传播，在  λ~10³λ 表现为波动，小于λ在表现为粒子性。穿越时空，回顾一下有关于光的这场大战。这也许是物理史上持续时间最长，程度最激烈的一场论战。它不仅贯穿于光学发展的全过程中，更使整个物理学都发生了翻天覆地的变化，在历史上烧灼下了永不磨灭的烙印。

伟大的爱因斯坦不但成功的解释了光电效应，使他获得诺贝尔奖金，同时他还提出了受激辐射的理论，直接导致了激光的出现，激光的神奇我相信大家从各种各样的科普读物中领略到了。近半个世纪以来，自1960年激光的出现以来，它又以令人炫目的发展速度，奇迹般层出不穷的研究成果以及所蕴含的巨大潜力和希望，使光学这门古老学科焕发新颜，跻身于现代科学技术的前沿。光盘，光纤，全息，光钳，等等。杨振宁曾预言，未来20-30年将是光学实用技术大发展的时期。

这个没有整理完，平常上课很多时候就时候就是想清楚了就讲，前面的整理了一下，后面就对着ppt讲了。本来想把ppt上传，太大了，只能把后面全部删掉，只留下光学发展史这一部分。

Light fantastic 非常好看，尤其最开始给人的庄严神圣的感觉令人震撼。我是从EMULE下的，建议看看。

我的第一堂光学课删节版