光學簡史

1. 光理論的歷史
   光現象在最早期就給人類知覺上深刻的印象：日夜的交替， 光與溫度的聯想， 四季的循環等。畢達哥拉斯認為視覺射線從眼睛投射出來，落在物體上而感知它們的形狀和顏色。
2. 折射定律的建立
   十一世紀阿勒‧哈增發現入射線、反射線和法線在同一平面，而1621年荷蘭的斯涅耳從實驗獲得折射定律正確的關係公式，1661年費馬原理從理論上推導出折射定律。反射定律與折射定律建立後，光學才真正形成一門學科。這兩個定律奠定了幾何光學的基礎，十七世紀望遠鏡和顯微鏡的應用更促進了幾何光學的發展。
3. 牛頓的顏色理論
   後來光學發展，最重要的或許就是牛頓的顏色理論。用裬鏡將一小束太陽光譜投射在螢幕上，他證明光是一種看似簡單的高度複合體。牛頓用裬鏡來分離光束，不同顏色的射線用不同的角度折射。
4. 牛頓的光粒子理論
   牛頓引導出光粒子理論，主張光是由微小粒子組成，而以很大的速度運動，理由是因為光的顏色及直線傳播。由於牛頓卓越的貢獻，在另一個角度上，他的光粒子理論反而阻礙光學一百餘年的發展，一直到1802楊氏雙狹縫干涉實驗結果與定量波動理論分析，才讓人開始察覺光粒子理論之不足，再經過Fresnel繞射分析的革命，光學回到路上持續蓬勃發展。
5. 惠更斯的光波理論
   惠更斯與牛頓同時期，提出波動理論，主張光是穿越介質的波動，同樣成功地解釋反射定律與折射定律，其對光學的偉大貢獻是波前的觀念。雖然十七世紀科學家已經看到一些奇怪的干涉和繞射現象，一方面由於惠更斯的波動說當時並不是成熟的理論，另一方面牛頓的強勢光粒子理論影響下，惠更斯的波動說並沒涉及干涉與繞射，波動理論在光學上的立足，一直等到1802楊氏雙狹縫干涉實驗。
6. 楊氏干涉
   楊氏首先發表一連串波動理論論文(1802-1804)。並應用到薄膜，提出從兩個平面反射出干涉的結果，實驗中暗條紋所在之處，其光程差為半個波長的奇數倍，這個模型，須用干涉的觀念才能圓滿解釋。楊氏雙狹縫干涉實驗是光學發展上相當重要的路碑。等到1864年馬克士威方程式完成電磁學古典理論，推斷電磁波的存在，預測光是電磁波的一種，不但再度強力證實光的波動性質，而且順利平滑地將電磁學與光學統一。
7. 以太的死亡
   1887年美國物理學家邁克生(A.Michelson)和莫利(E.Morley)完成一個探測在地球以太中運動的實驗。結果顯示以太不存在。二十世紀初，邁克生和莫利的實驗對愛因斯坦的相對論很有貢獻。相對論假設質量與能量的對等性，對粒子與波動的融合很有貢獻，即所有物質具有粒子與波動的雙重性。這是二十世紀物理學的基本主義。證明邁克生和莫利的實驗的同時，引起其它的現象，更加支持光學理論。
8. 光速的測量
   " 光快到何種程度？" 是長久以來人類對大自然的好奇心之一，光速是統一電磁學與光學的關鍵證據，而所有慣性座標會看到相同的光速是二十世紀近代物理中之相對論的起點。
   A.天文方法
   丹麥天文學家羅默(Romer)觀察木星的衛星蝕的週期, 前後落後22分鐘, 認為光須22分鐘穿越地球軌道, 羅默即利用地球軌道的直徑來計算光速
   B.實驗室測量
   ‧1849年, 斐索(A.Fizeau)測量到光走距8.63公里處的鏡子再折回所須的時間, 利用720齒的齒輪, 轉速達200轉/秒時, 斐索算得光速為315,300公里/秒
   ‧1850年, 佛科(J.L.Foucault)以旋轉鏡片來測量到光速, 算出光速為298,000公里/秒, 只比現在已知值小百分之一. 且如波動理論所言, 佛科發現光在水中走得較空氣中慢