光學(xué)（物理學(xué)分支）
光學(xué)（）是物理學(xué)的一個重要分支。 它也是一門與光學(xué)工程技術(shù)相關(guān)的學(xué)科。 從狹義上講，光學(xué)是光和視覺的科學(xué)。 早期，這個詞僅用于與眼睛和視力有關(guān)的事物。 今天經(jīng)常提到的光學(xué)是廣義上的一門科學(xué)，研究從微波、紅外線、可見光、紫外線到X射線和伽馬射線等各種波長的電磁輻射的產(chǎn)生、傳播、接收和顯示，如以及與物質(zhì)的相互作用。 ，重點研究范圍從紅外到紫外波段。 它是物理學(xué)的重要組成部分。
光學(xué)是研究光的行為和特性的物理學(xué)科。 光是一種電磁波。 在物理學(xué)中，電磁波由電動力學(xué)中的麥克斯韋方程組描述。 同時，光具有波粒二象性，光的粒子性需要用量子力學(xué)來描述。
學(xué)習(xí)內(nèi)容 幾何光學(xué)、物理光學(xué)、量子光學(xué)
光學(xué)基礎(chǔ)介紹
光學(xué)的起源在西方已有記載。 光學(xué)知識很早就有記載。 古希臘人歐幾里得（約公元前330-260年）在他的《反射光學(xué)》中研究了光的反射； 阿拉伯學(xué)者阿爾·哈森（AI-Hazen，965～1038）寫了一部《光學(xué)百科全書》，討論了許多光學(xué)現(xiàn)象。 光學(xué)作為一門學(xué)科的真正形成，應(yīng)該從反射和折射定律確立的時代算起。 這兩條定律奠定了幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。
光學(xué)發(fā)展史
光學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科，其發(fā)展歷史可以追溯到2000多年前。 人類對光的研究最初集中于嘗試回答諸如“人們?nèi)绾慰吹街車奈矬w？”等問題。 公元前400年左右，世界上最早的光學(xué)知識記載于中國的《墨經(jīng)》中。 收錄了關(guān)于光學(xué)的8條記錄，描述了陰影的定義和產(chǎn)生、光的線性傳播和針孔成像，并以嚴謹?shù)奈墓P討論了平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中的物體和圖像的關(guān)系（見中國歷史）物理學(xué)）。
從《墨經(jīng)》開始至今的2000多年的歷史時期，阿拉伯人伊本·海賽姆于11世紀發(fā)明并制造了凸透鏡。 1590年至17世紀初，H. 和H. 同時獨立研制了凸透鏡。 顯微鏡發(fā)明后，直到17世紀上半葉，W.斯內(nèi)爾和R.笛卡爾才將光反射和折射的觀察結(jié)果總結(jié)成當今常用的光的反射和折射定律。
1665年，牛頓對太陽光進行了實驗，可以將太陽光分解成簡單的成分，形成顏色按一定順序排列的光分布——光譜。 它使人們第一次接觸到光的客觀、定量的特性。 每種單色光的空間分離由光的性質(zhì)決定。 牛頓還發(fā)現(xiàn)，將一個大曲率半徑的凸透鏡放在光學(xué)平板玻璃板上，用白光照射時，在透鏡與玻璃板的接觸點處會出現(xiàn)一組彩色同心環(huán)形條紋； 當用某種單色光照射時，會出現(xiàn)一組明暗交替的同心環(huán)條紋。 后人將這種現(xiàn)象稱為牛頓環(huán)。 利用這一現(xiàn)象，可以利用第一暗環(huán)氣隙的厚度來定量表征相應(yīng)的單色光。
在發(fā)現(xiàn)這些重要現(xiàn)象的同時，牛頓認為光是基于光的線性傳播的粒子流。 粒子從光源中飛出，遵循力學(xué)定律在均勻介質(zhì)中以勻速直線運動。 他還用這個觀點來分析折射。 并對反射現(xiàn)象進行了解釋。 惠更斯是光粒子論的反對者。 他創(chuàng)立了波動理論。 1690年，他在《論光》中寫道：“光像聲音一樣，在球面波面中傳播。” 他還指出，光的振動達到的每一點都可以視為二次波的振動中心，二次波的包絡(luò)面就是傳播波的波前（wave front）。 整個18世紀，光的粒子流理論和光的波動理論被粗略地提出，但都不完整。
19世紀初，波動光學(xué)初步形成，以T. Young和A. 的作品為代表。 楊成功解釋了“膠片的顏色”和雙縫干涉現(xiàn)象。 1818年菲涅爾用楊格干涉原理補充了惠更斯原理，從而形成了今天眾所周知的惠更斯-菲涅爾原理。 它可以用來完美地解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象，也可以解釋光的線性傳播。 在進一步的研究中，觀察到了光的偏振和偏振光的干涉。 為了解釋這些現(xiàn)象，菲涅爾假設(shè)光是在連續(xù)介質(zhì)（以太）中傳播的橫波。 然而，彈性固體的特性必須強加于醚。 具有這種性質(zhì)的以太是難以想象的，即使承認以太，光學(xué)現(xiàn)象也無法與其他物理現(xiàn)象聯(lián)系起來。
1846年，法拉第發(fā)現(xiàn)光的振動面在磁場中旋轉(zhuǎn)； 1856年，W.韋伯發(fā)現(xiàn)真空中的光速等于電流強度的電磁單位和靜電單位之比。 它們表明光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。
麥克斯韋在1860年左右的理論研究指出，電場和磁場的變化不能局限于空間的某一部分，而是以等于電流的電磁單位與靜電單位之比的速度傳播。 光就是這樣一種電磁現(xiàn)象。 這個結(jié)論在1888年被赫茲通過實驗證實。根據(jù)麥克斯韋理論，如果c代表真空中的光速，v代表介電常數(shù)為ε、磁導(dǎo)率μ的透明介質(zhì)中的光速，則：
c/v=(εμ)1/2
式中，c/v正是介質(zhì)的折射率，因此有：
n=(εμ)1/2
上式給出了透明介質(zhì)的光學(xué)常數(shù)n、電常數(shù)ε和磁常數(shù)μ之間的關(guān)系。 在理解光的物理性質(zhì)方面，麥克斯韋的理論比以前的理論向前邁進了一大步。
然而，該理論無法解釋產(chǎn)生高達光頻率的頻率的電振蕩器的特性，也無法解釋折射率隨光頻率變化而引起的光色散。 直到1896年H.洛倫茲創(chuàng)立了電子論，他才解釋了物質(zhì)的發(fā)光和光吸收現(xiàn)象，也解釋了光在物質(zhì)中傳播的各種特性，包括色散的解釋。 在洛倫茲的理論中，以太是一種巨大且無限的不可移動的介質(zhì)。 它唯一的特點是光振動在這種介質(zhì)中具有一定的傳播速度。
對于熱黑體輻射中能量隨波長的分布等重要問題，洛倫茲理論無法給出令人滿意的解釋。 而且，如果洛倫茲的以太概念被認為是正確的，則可以選擇運動的以太作為參考系高中物理光學(xué)現(xiàn)象應(yīng)用，使人們能夠區(qū)分絕對運動。 事實上，1887年A.邁克爾遜等人用干涉儀測量了“以太風(fēng)”，并得到了負結(jié)果。 這說明，在洛倫茲電子論時期，人們對光本質(zhì)的認識還很片面。
1900年，普朗克借用物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)理論中的不連續(xù)性概念，提出了輻射量子論。 他認為各種頻率的電磁波（包括光）只能由具有確定且離散能量的振蕩器發(fā)射。 這種能量粒子稱為量子，光的量子稱為光子。 量子理論不僅自然地解釋了熱體輻射的能量根據(jù)波長的分布，而且以全新的概念提出了光與物質(zhì)之間相互作用的問題。 量子理論不僅為光學(xué)提供了新概念，也為整個物理學(xué)提供了新概念。 它的誕生通常被認為是現(xiàn)代物理學(xué)的起點。
1905年，愛因斯坦將量子理論應(yīng)用到光電效應(yīng)中，并對光子給出了非常清晰的表達。 他特別指出，當光與物質(zhì)相互作用時，光也與作為最小單位的光子相互作用。 此外，19世紀末20世紀初的許多實驗很好地證明了光的量子性質(zhì)。 [1] 1905年9月，德國《物理學(xué)年鑒》發(fā)表了愛因斯坦的文章《論運動介質(zhì)的電動力學(xué)》。 首次提出狹義相對論的基本原理。 文章澄清了自伽利略和牛頓時代以來一直占主導(dǎo)地位的經(jīng)典物理學(xué)的應(yīng)用僅限于遠小于光速的速度，而他的新理論可以解釋與高速運動相關(guān)的過程的特征。 他從根本上放棄了以太的概念，成功地解釋了運動物體的光學(xué)現(xiàn)象。
這樣，在20世紀初，一方面從光的干涉、衍射、偏振和運動物體等光學(xué)現(xiàn)象證實了光是一種電磁波；另一方面又從光的干涉、衍射、偏振和運動物體等光學(xué)現(xiàn)象中證實了光是一種電磁波； 另一方面，從熱輻射、光電效應(yīng)、光壓、光的化學(xué)效應(yīng)等不可或缺的因素中也證實了這一點。 光的量子粒子性質(zhì)得到了可疑的證明。
1922年發(fā)現(xiàn)的康普頓效應(yīng)，1928年發(fā)現(xiàn)的拉曼效應(yīng)，以及當時可以通過實驗獲得的原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)，無疑表明光學(xué)的發(fā)展不能獨立于量子物理。
現(xiàn)代光學(xué)中的光量子概念并不排斥光的波動概念，而是需要借助海森堡、薛定諤、狄拉克、費曼、施溫格、朝永慎一郎等人創(chuàng)建和發(fā)展的量子力學(xué)和量子力學(xué)。 量子電動力學(xué)可以將兩者統(tǒng)一起來。 應(yīng)用他們的理論可以闡明原子光譜、分子光譜和離子光譜； 可以解釋電場、磁場和聲場對頻譜的影響； 可以建立激發(fā)條件和光譜特性之間的關(guān)系。 光學(xué)的歷史表明，現(xiàn)代物理學(xué)最重要的兩個基礎(chǔ)理論——量子力學(xué)和狹義相對論，都是在人類對光的研究中誕生和發(fā)展的。
光學(xué)學(xué)科內(nèi)容
光學(xué)通常分為幾何光學(xué)、物理光學(xué)和量子光學(xué)。
光學(xué)幾何光學(xué)
基于實驗得出的幾個基本原理研究光傳播的學(xué)科。 基于光的概念和光的折射、反射定律描述光在介質(zhì)中傳播規(guī)律的學(xué)科。
光學(xué)物理光學(xué)
從光是一種波這一事實出發(fā)，研究光在介質(zhì)中傳播規(guī)律的學(xué)科也稱為波動光學(xué)。 它可以用來研究光的干涉、光的衍射、光的偏振及其在各向異性介質(zhì)中傳播所呈現(xiàn)的現(xiàn)象。由于光速與電磁波的傳播速度相同，則
光學(xué)
有人推測光也是一種電磁波，這個猜想被后來的所有實驗所證實。 在某些條件下，使用幾何光學(xué)獲得的結(jié)果通常總是波動光學(xué)的近似值或極限值。
與幾何光學(xué)不同，波動光學(xué)不僅研究孔徑遠大于波長時光的傳播過程，而且還研究任意孔徑下光的傳播過程。 波動光學(xué)總能得出正確的解，但有時使用波動光學(xué)方法會更復(fù)雜，因此通常決定使用幾何光學(xué)或波動光學(xué)，或兩者都使用，具體取決于問題的性質(zhì)。 例如，在光學(xué)儀器的通用光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中，常常采用幾何光學(xué)方法來確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素。 然而，在獲取光能量分布形式來評價其成像質(zhì)量時，必須采用波動光學(xué)方法。
波動光學(xué)的理論基礎(chǔ)是經(jīng)典電動力學(xué)麥克斯韋方程組。 光在介質(zhì)中的宏觀參數(shù)介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ用麥克斯韋方程組的系數(shù)表示。 它們與透明介質(zhì)的折射率n之間有一個簡單的關(guān)系：n=(εμ)1/2。 波動光學(xué)并不詳細討論ε和μ與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，而是重點解釋光波的傳播規(guī)律。 在建立 ε 和 μ 以及分子和晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系時，對這些的研究有時稱為分子光學(xué)。 波動光學(xué)可以解釋光在散射介質(zhì)和各向異性介質(zhì)中傳播時發(fā)生的過程及其在介質(zhì)界面附近的行為； 還可以解釋各種介質(zhì)中的色散現(xiàn)象以及壓力、溫度、聲場、電場、磁場對光學(xué)的影響。 現(xiàn)象的影響。
雖然波動光學(xué)可以令人滿意地解釋光的傳播，但它通常無法解釋光的發(fā)射和吸收過程，這給經(jīng)典物理學(xué)帶來了困難。
光學(xué)量子光學(xué)
1900年，普朗克在研究黑體輻射時，為了從理論上推導(dǎo)他當時得到的與現(xiàn)實非常相符的經(jīng)驗公式，他大膽提出了一個與經(jīng)典概念完全不同的假說，即構(gòu)成黑體的振蕩器的能量。 它不能連續(xù)變化，只能取離散值：0,hv,2hv,...,nhv，其中n為正整數(shù)，ν為振蕩器頻率，h為普朗克常數(shù)，其值為6.626×10-34J · s。 1905年，愛因斯坦在研究光電效應(yīng)時推廣了普朗克的上述量子理論高中物理光學(xué)現(xiàn)象應(yīng)用，進而提出了光子的概念。 他認為光能并不像電磁波理論中描述的那樣將能量分布在波前，而是將其集中在稱為光子的粒子上。 這個粒子仍然保持著頻率的概念，頻率為ν的光子具有能量hν。 在光電效應(yīng)中，當光子撞擊金屬表面時，它們立即被金屬中的電子吸收，而不需要電磁理論預(yù)測的積累能量所需的時間。 電子使用部分能量來克服金屬表面對其的影響。 吸力就是功函數(shù)，其余的就變成了電子離開金屬表面后的動能。 由此，我們認識到，原子或分子可以將其能量轉(zhuǎn)化為電磁場輻射或從場中獲取能量，但這只能以光子hν為單位來完成。
光波和光（量）粒子的二重性是光的本質(zhì)。 光子、電子、質(zhì)子、中子等微觀物體的波粒二象性是量子力學(xué)的重要基礎(chǔ)。 根據(jù)這種光子的性質(zhì)來研究光的本質(zhì)以及光與物質(zhì)之間的相互作用的學(xué)科稱為量子光學(xué)，其基礎(chǔ)主要是量子力學(xué)或量子電動力學(xué)。 關(guān)于光在分子和原子中的產(chǎn)生和消失，不僅與光的本質(zhì)有關(guān)，還與分子和原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 對此類問題的實驗驗證和理論討論是光學(xué)的一個分支，稱為光譜學(xué)。
光波和光（量）粒子的二重性是光的本質(zhì)。 宏觀世界的連續(xù)漲落和它所代表的微觀世界的不連續(xù)量子，在經(jīng)典物理學(xué)的簡化力學(xué)概念中是相互排斥的，但客觀上，事實上它們是統(tǒng)一的。 后來，不僅在理論上而且在實驗上都無可爭議地證明了：但是光具有這種二重性。 微觀世界中的物質(zhì)，包括電子、質(zhì)子、中子和原子，雖然它們是物理粒子，但它們也具有與自身相同的質(zhì)量。 與速度相關(guān)的波的特征（參見波粒二象性）。
上述光量子論推動了現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展。 此外，在運動介質(zhì)的光學(xué)現(xiàn)象的研究中，邁克爾遜干涉儀在1880年代被用來測量被同一光束分成兩個相互垂直方向的兩個方向上的光速差異。 結(jié)果證明光速恒定（參見邁克爾遜-莫雷實驗），成為愛因斯坦狹義相對論的實驗基礎(chǔ)。 這一事實也是現(xiàn)代物理學(xué)的一項非常重要的成就。 因此，光學(xué)學(xué)科的研究成果對量子力學(xué)和相對論的建立起到了決定性的作用。 以上兩種理論構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)乃至現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
光學(xué) 現(xiàn)代光學(xué)
由于激光的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，一系列新的光學(xué)子學(xué)科產(chǎn)生并迅速發(fā)展。 [1]
早在1917年，愛因斯坦在研究原子輻射時，就詳細討論過物質(zhì)輻射有兩種形式：一是自發(fā)輻射；二是自發(fā)輻射。 另一種是由外部光子的感應(yīng)激發(fā)產(chǎn)生的受激輻射。 人們預(yù)見到，受激輻射發(fā)射可以產(chǎn)生非常明亮的單色光，并在某個方向上傳播。 由于這些特點，自1960年T. 首次制成紅寶石激光器以來，光受激輻射的研究帶動了激光科學(xué)和激光技術(shù)的快速發(fā)展，開辟了許多與激光密切相關(guān)的新興子學(xué)科。激光本身。 除量子光學(xué)外，還有非線性光學(xué)、激光光譜、超強超快光學(xué)、激光材料和激光物理等。
在經(jīng)典波動光學(xué)中，介質(zhì)參數(shù)被認為與光強無關(guān)，光學(xué)過程通常用線性微分方程來表達。 但當強激光穿過時，發(fā)現(xiàn)了許多新現(xiàn)象。 例如，發(fā)現(xiàn)折射率與激光的場強有關(guān)。 當光束強度變化時，光線在兩種介質(zhì)界面處的折射角發(fā)生變化； 光束的自聚焦和自散焦； 光波通過一定介質(zhì)后頻率發(fā)生變化，產(chǎn)生頻率、和頻、差頻等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都屬于非線性光學(xué)的研究范圍。 [1]
激光器現(xiàn)在可以產(chǎn)生高度定向、高度單色、偏振和頻率可調(diào)的光源物理資源網(wǎng)，可以獲得超短脈沖。 高分辨率光譜、皮秒（10-12s）超短脈沖和可調(diào)諧激光技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出來。 經(jīng)典光譜學(xué)發(fā)生了深刻的變化，發(fā)展為激光光譜學(xué)。 同時，還可以獲得高功率、飛秒和超短脈沖激光。 研究這種類型的激光與物質(zhì)之間的相互作用已經(jīng)發(fā)展成為超強、超快的光學(xué)。 這些新興學(xué)科已成為研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和微觀動力學(xué)過程的重要手段，為原子物理、分子物理、凝聚態(tài)物理、分子生物學(xué)和化學(xué)的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程的研究提供了前所未有的新技術(shù)。
隨著激光科學(xué)和激光技術(shù)的發(fā)展以及激光應(yīng)用在多個領(lǐng)域的拓展，對激光材料和相應(yīng)激光器件的性能提出了新的要求。 新光源和激光器開發(fā)所涉及的基本問題在現(xiàn)代光學(xué)中已變得非常重要。 內(nèi)容，其發(fā)展趨勢是波長擴展和頻率可調(diào)、光脈沖寬度壓縮、器件小型化和固化。
幾十年的發(fā)展表明，激光科學(xué)和激光技術(shù)極大地促進了物理、化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，形成了一批非常活躍的新興學(xué)科和交叉學(xué)科，如激光化學(xué)、激光同時，激光器還廣泛應(yīng)用于精密計量、遙感遙測、通信、全息、醫(yī)療、材料加工、激光制導(dǎo)和激光誘導(dǎo)核聚變等領(lǐng)域。
光學(xué) 應(yīng)用光學(xué)
由于光學(xué)由許多與物理密切相關(guān)且應(yīng)用范圍廣泛的子學(xué)科組成，因此還有一系列具有較強應(yīng)用背景的子學(xué)科也屬于光學(xué)的范圍。 如與電磁輻射物理量測量相關(guān)的光度學(xué)和輻射度學(xué)； 比色法，利用正常人眼作為接收器，研究電磁輻射引起的色覺和心理物理量的測量； 以及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與光學(xué)儀器理論、光學(xué)制造與光學(xué)測試與干涉測量、薄膜光學(xué)、光纖光學(xué)與集成光學(xué)等眾多技術(shù)光學(xué)； 還有與其他學(xué)科交叉的分支，如天文光學(xué)、海洋光學(xué)、遙感光學(xué)、大氣光學(xué)、生理光學(xué)和武器光學(xué)等。
光學(xué)進展
近幾十年來，光學(xué)發(fā)展更加迅速，進入了一個新時期。 該學(xué)科已發(fā)展成為現(xiàn)代物理學(xué)
光學(xué)
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿的重要組成部分。 最重要的成就是證實和完善了愛因斯坦1916年預(yù)言的原子和分子受激發(fā)射理論，并創(chuàng)造了許多專門產(chǎn)生受激發(fā)射的技術(shù)。 愛因斯坦在研究輻射時指出輻射有兩種類型：自發(fā)輻射和受激輻射。 光源的發(fā)射一般是自發(fā)輻射，其中受激發(fā)射的概率很小，可以忽略不計。 然而，受激輻射具有產(chǎn)生相同方向、相位、頻率和偏振的輻射的特性。 在一定條件下，如果受激輻射能繼續(xù)激發(fā)其他粒子，引起連鎖反應(yīng)，獲得雪崩般的放大效應(yīng)，最終發(fā)出單色輻射，即所謂的激光。 第一個實現(xiàn)這種量子放大輻射的是C. 于1954年完成的微波激射器。隨后在1960年，T. 用紅寶石制成了第一臺可見光激光器； 同年，他制成了氦氖激光器； 1962年，生產(chǎn)出半導(dǎo)體激光器； 1963年，可調(diào)諧染料激光器問世。 近幾十年來制造的各種激光器已經(jīng)覆蓋了從X射線、紫外線、可見光、紅外線和微波的整個波長帶。 由于激光具有優(yōu)異的單色性、高亮度和良好的方向性，自激光發(fā)明以來，激光科學(xué)和激光技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，引起了整個科學(xué)技術(shù)的重大變革。
現(xiàn)代光學(xué)的另一個重要分支是成像光學(xué)、全息術(shù)和光信息處理。 這一分支可以追溯到1873年E. Abbe提出的顯微鏡成像理論和1906年A. 完成的實驗驗證； 1935年，F(xiàn).澤尼克提出相襯觀察法，蔡司工廠制成相襯顯微鏡，他因此獲得1953年諾貝爾物理學(xué)獎； 1948年，D.Gabor提出了波前再現(xiàn)原理，現(xiàn)代全息術(shù)的前身，Gabor因此獲得1971年諾貝爾物理學(xué)獎。
20世紀50年代，數(shù)學(xué)、電子技術(shù)和通信理論開始與光學(xué)結(jié)合，光譜、空間濾波、載波、線性變換及相關(guān)運算等概念被引入光學(xué)，經(jīng)典成像光學(xué)得到更新，形成傅立葉光學(xué)。 此外，由于激光器提供的相干光以及E. Leith和J. 改進的波前再現(xiàn)——全息術(shù)，近幾十年來形成了一個新的學(xué)科領(lǐng)域——光信息處理。 過去幾十年，特別是1978年以來，由于光纖光損耗的成功降低，光纖的應(yīng)用得到了突飛猛進的發(fā)展。 它不僅為內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)提供光纖圖像傳輸和光傳輸，更重要的是，它成功應(yīng)用于通信系統(tǒng)。 光纜取代電纜，實現(xiàn)光纖通信。 這是現(xiàn)代光學(xué)的又一重要成就，為信息傳輸和處理提供了新技術(shù)。 就現(xiàn)代光學(xué)本身而言，除了非線性光學(xué)、激光光譜、超強超快光學(xué)、激光材料和激光物理之外，以下領(lǐng)域也越來越受到人們的關(guān)注。 在探索和實現(xiàn)受控?zé)岷朔磻?yīng)中，利用激光誘導(dǎo)核聚變已經(jīng)達到了產(chǎn)生“點火點”的水平。 激光光譜學(xué)，包括激光拉曼光譜、高分辨率光譜、皮秒超短脈沖和可調(diào)諧激光技術(shù)，給傳統(tǒng)光譜學(xué)帶來了巨大的變化，成為深入研究微觀結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律和結(jié)構(gòu)的重要手段。能量轉(zhuǎn)換機制。 它為凝聚態(tài)物理、分子生物學(xué)和化學(xué)動態(tài)過程的研究提供了前所未有的技術(shù)。 激光冷卻和玻色-愛因斯坦凝聚的實現(xiàn)以及原子激光器的誕生是20世紀末物理學(xué)的重大突破之一。 在量子通信和量子計算方面，自1994年P(guān). Schur提出量子并行算法以來，量子通信和量子計算已發(fā)展成為物理學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科領(lǐng)域。 該領(lǐng)域在理論和實驗上均取得了重大成果。 進步。 與掃描隧道顯微鏡類似，一系列近場光學(xué)掃描顯微鏡技術(shù)也被開發(fā)出來。 分辨率已達到光波波長的十分之一，形成了光學(xué)、掃描探針顯微鏡和光譜學(xué)相結(jié)合的新型科學(xué)。 跨學(xué)科——近場光學(xué)。 光子晶體是一種周期性介電（包括金屬）結(jié)構(gòu)。 其周期對應(yīng)于光波的波長。 在光子晶體中，光的傳播特性以及光子與原子、分子之間的相互作用發(fā)生了本質(zhì)上的改變，從而可以對其進行控制。 光子的運動。 這是全新一類光子器件的物理基礎(chǔ)。 現(xiàn)代光學(xué)不僅推動了物理學(xué)的發(fā)展，而且與化學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域日益交叉。 也為應(yīng)用開發(fā)研究提供了廣闊的前景，成為高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)。 重要的學(xué)科基礎(chǔ)之一。
國際光學(xué)光年
2015 年是阿拉伯學(xué)者伊本·海賽姆 (Ibn ) 的五卷本光學(xué)著作誕生整整一千年。 千百年來，光技術(shù)給人類文明帶來了巨大進步。 為此，聯(lián)合國宣布2015年為“國際光和光技術(shù)年”（以下簡稱國際光年），以紀念過去千年來人類在光領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)。