光学简史：走近波动光学年代

整个18世纪，因为牛顿在科学界的崇高地位，在以牛顿为代表的微粒说占统治地位，波动说一直暗无天日。

故事的转折出现在1801年，托马斯·杨进行了著名的双缝干涉条纹实验。

今天我们将走进揭开“光本质”面纱的这一过程，走近波动光学的年代。

波动光学，建立在惠更斯原理之上。

惠更斯原理：波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源，而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络。

1690年，克里斯蒂安·惠更斯发表著作《光论》提出惠更斯原理（一种光波动说，根据胡克的提议提出）。

胡克曾公开批评牛顿的光的微粒说，那一时期由于牛顿在其它物理领域的成功，他被公认是光本质争论的赢家，学术界广泛地接受牛顿光学。

故事的转折出现在1801年，被誉为“世界上最后一个什么都知道的人”的英国科学家托马斯·杨进行了著名的双缝干涉条纹实验。

托马斯杨

“世界上最后一个什么都知道的人”

托马斯杨

光的干涉实验示意

杨氏双缝实验显示出，衍射光波遵守叠加原理，这是一种光微粒说无法预测的波行为。双缝干涉条纹实验确切地证实了光的波动性质。

时间来到1818年，法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳完成了光的干涉实验，继托马斯·杨之后再次证实了光的波动性，并提出了惠更斯-菲涅耳原理。

惠更斯－菲涅耳原理能够解释光波的朝前方传播与衍射现象。

他的发现与数学演绎，缔造了波动光学的理论基础，将光的波动学扩展至更多的光学现象。

根据惠更斯－菲涅耳原理，波从一个介质传播到另外一个介质时会产生折射。

根据惠更斯－菲涅耳原理，波遇到障碍物时会产生衍射。

由于他的贡献，光的波动理论在19世纪取得完全的胜利。

1818年，法国科学院进行了一次有奖征文竞赛，菲涅耳的论文，以严密的数学推理，圆满地解释了光的偏振。那个著名的亮斑"泊松亮斑"出现了。

评奖委员之一的泊松根据菲涅尔的理论，得到圆屏的阴影中心应有亮点的结论，这个在当时被认为是不可能的。但很快，阿拉果用实验证实了“泊松亮斑”，轰动了法国科学院。

泊松亮斑

在理论和事实面前，微粒说的观点开始动摇，很多人开始放弃微粒说，而加入到波动说的行列。

在菲涅耳有生之年，他对于光学所做出的贡献并没有得到学术界认知。

但是，如同他于1824年写给托马斯·杨的信所述，“所有加诸于我的赞赏，远不及我因发现大自然的理论真缔或做实验确认计算的结果而博得的喜乐。”

光学是一门历史悠久的科学。光学的英文术语“optics”源自古希腊字“?πτικ?”，意为名词“看见”、“视见”。

正是无数杰出科学家的前赴后继，“光的本质”才逐渐被人们所知，人类才得以看见更大、更精彩的世界。