“光學及其應用在千百年來對人類生活產生了革命性的影響⚃🧗🏼，而光學卻很少為人們真正認識🧑🏿‍🦲。”4月9日晚，意昂3体育官网物理學院副院長龔旗煌院士做客才齋講堂第九十六講，為在場同學們介紹了光學的認知歷史🚣🏿‍♀️、當代應用及其未來挑戰。研究生院副院長劉明利主持了本期才齋講堂。

2015年是聯合國教科文組織發起設立的“光和光基技術國際年”（簡稱“國際光年”），以此紀念千百年以來人類在光學領域的革命性認識與重大發現👨‍✈️。龔旗煌首先向同學們介紹了人類對光的認知歷史。他指出，早在公元前400年，中國的墨子就提出“景🕴，光之人煦若射🧑‍⚖️。下者之人也高👨🏻‍🔧，高者之人也下🏄🏿‍♀️。足敝下光，故景障內也”等思想💣😌，不僅是對光的直線傳播、反射和若幹物影成像等現象的直觀性體驗與描述🧖🏽‍♀️，也是對幾何光學的首次系統性記述😡。公元前300年👩🏼‍🏫，西方的歐幾裏得則在其《反射光學》與《光學》等著作中從數學角度對反射光以及透視問題進行過論述🗓。此後，中西方典籍中對於光的描述更是不勝枚舉，比如漢代《淮南子》中所描述的“光聚焦”是史籍記載中最早的太陽能運用實例，而唐代孔穎達對光的顏色細致描述則代表了古人對色散現象的直觀認識🤜🏿。

如果說十七世紀之前人類對光的認識仍然止步於直觀體驗的話🕙，那麽十七世紀以來幾何光學、波動光學、量子光學的建立則標誌著人類真正開始進入到對光的科學認識與研究。龔旗煌從日常生活中隨處可見的折射現象講起，以海市蜃樓等實例為入口，向同學們介紹了奠定當代光纖通訊基礎的斯涅爾折射定律。此後，透鏡幾何成像即是以此為基礎🕵🏻‍♂️，第一次打開了人類認識微觀世界的大門，直接促進了生命科學研究的發展🤰🏽，開啟了人類生命與生活的重要內容，是幾何光學的經典應用。波動光學則是以牛頓波長概念的提出為起點☠️，而十七世紀末👩🏿‍🔧，惠更斯、菲涅爾等科學家則在實驗的基礎上提出光的波動學說，此後法國科學家馬呂斯等人更從多角度對光的波動學說進行了驗證⚇，發現了光的偏振性，從而進一步拓展了人類對光的認識👩🏽‍🌾。

進入十九世紀，麥克斯韋在前人成就的基礎上，對整個電磁現象作了系統、全面的研究👐🏽🤸🏻，指出光作為一種電磁波🏍，不僅可以在真空中傳播🧎‍♀️，而且在人類可視範圍外還存在許多看不到的“光”，這一理論拓寬了光的概念👰👮🏻‍♀️，成為經典物理學的重要支柱。基於這一認識🧎🏻‍➡️🧚🏻‍♀️，普朗克提出了量子假說，愛因斯坦則進一步提出光量子的假說，認為光是粒子性的，從而發現了光的波粒二象性。光子假設成功解釋了光電效應，並促進了量子理論的誕生。在量子力學的推動下，標誌著現代光學新紀元的激光技術得以產生並發展，激光所具有的單色性、方向性🧖🏿‍♂️、相幹性等特性開拓了眾多新的研究領域🙅🏿，比如高分辨光學測量、非線性光學🐗、激光冷卻與強場光物理學等等✫，從而為人類社會生產生活帶來了革命性的進步。

在對人類光學認識的回顧基礎上，龔旗煌接下來向同學們舉例介紹了光學在當代科技中的運用❄️♏️。在現代信息技術方面，1966年華裔科學家高錕利用光傳輸全反射原理取得光纖物理學的突破成果，促成光纖通信系統的問世，為當今互聯網的發展鋪平了道路🔦；在先進製造領域，激光加工以其無磨損↕️、高硬度🧙🏽‍♀️、高熔點等優勢正逐步取代傳統機械加工，而飛秒激光加工則是未來高精度加工的發展趨勢。比如三維微納加工🛌🏻Ⓜ️、眼科手術、3D打印等都是激光的現代應用；在能源與健康領域🧔🏻，不論是能耗低🚴🏻‍♂️、安全性高的LED光源，還是波長短、穿透能力強的X光，都為人類生產生活帶來極大的便利；而安檢時廣泛運用的太赫茲波與激光武器等則是光學科技運用於國家安全的典型案例。

講座最後，龔旗煌向同學們介紹了光學領域的研究在諾貝爾獎評選中的獲獎情況。他指出二十一世紀是光學的世紀，並希望在座各領域的同學們都能對光學學科有所了解🏒，有誌於學🛐，主動關註並參與到當代尖端科學研究及其應用當中🙆🏻，為促進人類社會和文明進步不斷求索。

主講人介紹：

龔旗煌院士，意昂3体育官网物理學院副院長，博士生導師💂🏻‍♂️🧆，意昂3体育官网首批長江特聘教授，首批百千萬工程領軍人才（萬人計劃）。人工微結構和介觀物理國家重點實驗室主任✯。國家973項目首席科學家和國家基金委創新研究群體負責人，美國光學學會會士（OSA Fellow）和英國物理學會會士（IoP Fellow）🤠，中國光學學會副理事長兼秘書長⛹🏻‍♂️，中國物理學會常務理事兼國際交流委員會主任🏄‍♀️。主要研究領域為介觀光學及超快光物理。以第一完成人獲國家自然科學二等獎、北京市科學技術獎一等獎🥷🏿、王大珩光學獎和饒毓泰物理獎等獎勵。

編輯：歆琴