第一章 光学原理研究的新进展

光具有特定频段，通常以含有能量束的光子形式吸收或释放。可见光，就是从光源发出的光子流。不管光源呈现何种形式，其发光机制是相同的。光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是电磁辐射的载体。一旦光源内含的电子获得额外能量，它就会按照能量大小产生运动。如果能量不足，电子无法跃迁到外层轨道，它就会产生加速运动，并以光子的形式释放多余能量。要是能量充足，电子会跃迁到外层轨道，但如果它在新轨道上找不到属于自己的空位，就只得再次跃迁回到原来的轨道，这一过程，也会以光子的形式释放多余能量。光子以光速运动，并具有能量、动量和质量，所以又称作光量子，但它处于静止状态时，则没有任何质量。倘若从光源中流出来的众多光子，具有相同光学特性，步调高度一致，仿佛是紧紧拧成的一股绳，这就成了激光。激光是人类现代科技研究中的重大发明之一，在电子信息、通信网络、生物医药、航空航天和国防军事等领域具有广阔的应用前景。21世纪以来，国外对光学进行了深入研究，涌现出大量的创新信息。本章仅从光学原理角度考察有关研究成果。国外在光现象及其本质领域的研究，主要集中于探索宇宙和地球的自然界光现象，无机材料光现象和生命体光现象。成功拍摄出首张光的波粒二象性照片，并研究光传播、光传输信息、光运动效应，还用光学原理研究新材料、新方法和新设备。在光子领域的研究，主要集中于观察和记录光子，研究光子特性，研究光子互动现象。开发光子晶体及其他光子新材料；拓展光子的应用范围，以及研究光子的新技术和新设备。本章对于激光研究信息的阐述，仅仅集中于研发不同类型激光，探索激光特性与功能，以及用激光研究微观粒子等方面。至于研制激光设备和激光技术的信息，经过归并整合后，将分别在第三章和第四章阐述。