波動光學的測量方法

⑴ 創新實驗

1453年東羅馬帝國滅亡之後,教會的威信下降,世俗的力量上升,思想自由的限制逐
漸地已力不從心,科學研究日漸盛行,理性的信仰開始取代對神明的膜拜.經過了一個多世
紀eQ難探索的歲月,歐洲終於迎來了奇偉壯麗的文藝復興.這是一個在科學,哲學,文學,
藝術諸多領域中百花爭妍,紛紛奏響"知識就是力量"的凱歌的時代.音樂也從教堂中走出
來,進入王公貴族的府邸和富人私宅的客廳中.
1古典時期
17世紀,音樂藝術發展迅猛,這時期已經有了以弦樂為主,並有木管樂器,銅管樂器
組成的室內樂隊:到了17世紀末,己具有了早期的古典交響樂團;17世紀70年代末出現
了歐洲最早的專業音樂廳—倫敦約克大廈音樂廳(200座).這時期演奏音樂的音樂廳在
整體和局部關繫上都是以天體和諧為根據,還從音樂中吸取比例和和諧,並承襲了16世紀
義大利帕拉第奧(1518-1580)設計的廳,室所常用的3:2長寬比:因此,這時期音樂廳
的體型是矩形的,其高:寬;長的比例常為]二2.3二3.7,符合"黃金率".
古典時期音樂廳的建築風格仍沿襲宮廷客廳的特點,其空間形象容易辨認,尺度和比
例有節奏上的均衡性,合理和有人性,與安靜的生活方式相貼切,由於容積小,比例符合"黃
金率",擴散好;混響時間短〔約1,G-1-3秒i;直達聲強,各表面的反射能力強,所以清
晰度高,親切感強.這時期以巴赫(16851750),亨德爾(1685-1759)作品風格為代表
對音節,明晰的要求也正是很重要,各部分不能有掩蔽.所以音樂廳的音質特性與音樂風格
是相適應的.
2巴洛克時期
18世紀初,管弦樂隊的概念和模式己基木形成,阿爾坎傑洛 科雷利(-1713)的
室內奏鳴曲和大協奏曲是巴洛克器樂作品的典範.is世紀中,管弦樂隊逐漸成型.到了18
世紀末,交響樂隊己經具有包括一個力量平衡的弦樂器組,雙管編制的木管樂器組,兩支園
號,兩支小號和一組銅鼓.
由於社會發展,音樂走向社會,在倫敦,巴黎,萊比錫,柏林,維也納等地經常舉行
公共性的音樂會,為此建造了不少的公共音樂廳.如英國牛津Holywell音樂廳(1748年)
約300座,滿場混響時間約1.5秒:德國萊比錫Altes Gewandhaus (1780年)400座;滿場
混響時間不會超過1.3秒:維也納Redoutensaal 800座,該廳建於1631年,建成後又經過不
斷地改建,最後完成於1700年,倒堵有淺挑台,高度增到16m,所以是最早的"鞋盒式"
的音樂廳,,K.響時間大約為1.4秒.
這時期的音樂廳的規模己大於17世紀的客廳式的音樂廳.由於容量增多,廳內側牆和
後牆建有挑台,廳高度大約為15m左右,寬度約為16m左右,空間的比例大約為1:1:2
已是"鞋盒式"的體型.混響時間為1.5-1.7秒.廳內具有豐富的音調,聲場擴散,具有明
晰和親切感,適宜演出貝多芬早期(1820年以前)的作品.
廳內己從古典建築風格漸漸演變為巴洛克風格;這種風格強調和用手法來製造特殊的
藝術效果,因此大大地吸引了那些講究排場的王公貴族,那些宮廷客廳的布局是層次高低起
1
伏很大,牆面凹凸明暗,裝飾豐富,珠光寶氣.但是空間和諧,富麗.巴洛克音樂強調情感
表現,豐富多樣,充滿著美妙的內涵,但又往往不可避免地帶上浮華,傲作和對純形式的追
求,缺乏深度.所以這時期的音樂廳在聲學特點上與巴洛克建築和音樂的風格是相適應的,
具有很好的聲譽.
3.浪漫時期
18世紀中葉以後是歷史學家以英國資產階級革命作為近代史的開端,當時在文學,藝
術,哲學的思潮更新迭起,法國革命的風暴和拿破崙時代過去之後,法國的浪漫主義開始了.
歐洲的音樂經歷了巴洛克時期發展到了浪漫"'明,這時期的音樂人才輩出,群星璀璨,是音
樂的黃金時代.音樂成為新興資產階級市民`6文化生活所必須,歐洲開始出現了規模比以往
大得多的,主要供音樂演出的公共音樂廳:泛芝音樂廳大部分是模仿音質成功的音樂廳建造
的,因此在造型,空間,內部安排和建築處理等甚至聲學特性都是相似的,這類音樂廳有
Old Boston Sympheny Hall (1863年),2400座,混響時間為1.8秒;維也納Grosser Musik
Vereinssaal(1870年),1680座,混響時間為2.0秒;巴塞爾Stadt-Casino (1876年),1400座,
a響時間為2.1秒;格拉斯哥Andeew's Music Hall (1877年),2130座,混響時間為1.9秒,
該廳在演奏台後布置了座席,可以吸收大聲功率樂器的音量,如打擊樂器,銅管樂器等,獲
得了好的各聲部之間的平衡.這也是後來圍繞式音樂廳的雛形;萊比錫Nut c Gewandhaus
(1886年),1560座,混響時間為1.55秒:阿姆斯丹達音樂廳(1888年),22(,0座,混響時
間為2.0秒.其中佼佼者則以維也納音樂廳,容積(V)約15000m3,總表面積(S)約4000護,
每座容積為9礦,寬(W)為21m,高(H)為17. 5 m,長(L)為40 m,空間比側為1:1.2:
2. 3 (H:.:L).這座被稱之為"金色大廳"的宏偉建築由泰奧菲爾.漢森設計金碧輝煌的
建築風格和華麗璀璨的聲學效果使其無愧於"金色"的美稱.著名指揮卡拉揚贊道:"大廳
的聲音很豐滿,低音很豐富,高音弦樂的音色也很美……,這是一個能喚起人C高度想像力
的大廳,它給指揮以美感".到現在仍為音樂廳建築的典範.
這時期所建音樂廳的容積較大,為10000^-20000 m ,容量為2000座左右,空間較大,
每座容積為7.10護,其比例約為1:1-1.3:2.3-2.6扭:w:L)比例修長,纖巧,但仔
細分析一下其空間會發現:以指揮處為割點,聽音區與演奏區的長度比例約為1.618二la
這類音樂廳的寬度約為20.左右,廳高為15-19.,長度在40.左右,因有側向淺挑台,
所以高與寬的比例接近為1二1.容積(V)與總面積(S)之比約在3.7左;5,"鞋盒式"的空
間;沿側牆有淺挑台和後牆有挑台,演奏區和聽音區共處在同一空間中:廳內裝修典雅華麗,
具有大量的雕塑以及大型水晶燈,聲場擴散,混響時間為1.8-2.2秒,直達聲與混響聲的
聲能比例較小,形成音調豐富而清晰度較低的音質特點,成為演賽浪沒派音樂作品的典型環
境.這些音樂廳大都是古典復興和巴洛克或羅可可風格的折中,但都具有端莊蔽華的藝術形
象,不同凡吶的聲學效果.到現在還是音樂廳建築的聲學和建築空間的典範;所以它們在室
內聲學的發展史上具有相當大的貢獻,同時也是建築藝術中的珍品和瑰寶.
4.新建築時期
19世紀末到20世紀初,人和物質世界之間的關系顯示出對科技規律的遵從,主張理性
至上:"功能決定形式"的設計思想得到了廣泛地接受,並認為設計建築應有科學根據,該
時期的科學發展在觀演建築的功能,視線,照明,聲學,舞台機械甚至空調技術等方面的成
就都適時地提供設計的根據.另外,荃於社會的發展,人們對音樂的需求,迫切要求建造大
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ilwewe日月..,.,11
容量的音樂廳.以上種種促進了建築師對設計音樂廳的變革和創新的思潮.但是,無論從建
築藝術的表現形式,與功能結合的合理性上,還是對科學技術的運用上等都存在著很大的矛
盾和不成熟,這充分表明了該歷史時期的時代特點.
這時期建造了不少的音樂廳,著名的有:
芝加哥Orchestra Hall(1891一1905),2582座,混響時間為1.3秒.為了解決視線問
題,取消了廳內的側向淺挑台;為了增加容星,建造了兩層大挑台:池座有不高的升起:廳
內處理手法明顯地具有古典歌劇院的影響,但是演奏區和聽音區仍處在同一空間中.演奏區
的頂棚和聽音區的項棚都連在一起做成向上傾斜,有利於一次聲反射.廳內音質千澀,但清
晰.紐約Casnegie HaI1(1891年).2760座,餛響時(a]為1.7秒.正廳平面近乎正方形(30m
X 34m) ,第二和第三層為圍向演奏台口呈馬蹄形的包佣,如同古典歌劇院:第四和第五層為
大桃台.廳高為24m.演奏區明顯地形成鏡框式台口:管風琴在台內的側牆處.廳內音質一
般.倫敦Queen's Hall(1893年),2000座,混響時間為1.3秒.在演奏台兩側有凸形牆面,
可以將樂隊的聲音均勻地反射到聽眾席.該廳音質不很理想.愛丁堡Usher Hall(1914年),
2760座,混響時間為1. 7秒.聽音區為馬蹄形平面.具有兩層挑台,它們圍向演奏台,具
有現代劇場的特點,但又明顯地具有古典歌劇院的影響.演奏區為盡端式,兩側牆的斜角小
於100,對聲反射有利.樂隊後有合唱隊的座席.明顯地把演奏區和聽音區分為兩個區域:
形成鏡框式台口.由於演奏台上有諧振現象,對低頻聲有"染色"現象,廳內聲擴敞不好,
音質粗糙.並且聲場不均勻.
這類音樂廳的容里大約2500^2800座.大廳體型樣式不同於傳統音樂廳"鞋盒式"的
樣式,與古典歌劇院的形式相仿,由於容量多,視線短,所以廳的寬度大;由於多層挑台.
高度為18-20m,所以容積很大,但是容積與總表面積((V/S)之比並不大,所以混響時間並
不長,豐滿度較差,同時因寬度大,所以對反射聲的理解是初步的,不全面和處理不成熟,
不系統,反射聲的時序和方向也不好,因此音質並不好.但是,由哈佛大學著名聲學教授賽
賓,根據他通過實驗得出的室內混響時間的理論作為指導,進行設計建造的新波士頓音樂廳
(190.年),2631座,混響時間為1.8秒,則獲得非凡的成功,並與維也納音樂廳,阿姆斯
特月音樂廳同被譽為三大著名古典音樂廳.在建築藝術上,該廳承襲了19世紀末以前古典
音樂廳的模式-—"鞋盒式"的體型,側牆有兩層淺挑台,後牆有兩層挑台.演奏區為盡端
式,側牆和頂棚具有V度,以利反射.廳的高度(H)為18.5m.寬度(W)為23m,長度(L)為39. 5m,
空間比例(H:W:L為1 : 1. 24 : 2. 14,符合"黃金率".賽賓在設計該廳時,堅持了聲學科
學的原則,拒絕了業主提出容量為維也納容量(1680座)兩倍的要求,而為2631座,保持了該
廳的"鞋盒式"的空間比例,改進了演奏台上高而斜項擁,以利反射.
5現代主義(二次大戰前)
歐戰前夕,西方建築界繼承了"新建築"運動的革新精神,力圖掙脫學院派復古主義,
折衷主義的束縛,進行各種.新"建築的探索,日漸形成了"現代建築".戰後以德國的格
羅披亞斯為首的"包系斯"派主張"技術,經濟和功能",也就是要求建築設計要以新技術
來經濟地解決新功能.在理論和實踐上最終地摧毀了被"新建築"運動所動搖.而在學術界
仍是主導地位的學院派的統治.
在此期間聲學研究也取得了很大成就,特別是在1925-1927年,努特生通過對不同廳
堂的測量和評價,提出最佳混響時間與廳堂容積之間的關系:語言清晰度與房間的物理參量
—響度,雜訊級,混響時間和體型之間的關系;實際上只做了響度,混響時間對語言清晰
度影響的實驗,以及形成回聲的最小聲程差.所以出現了當時認為以最佳音質條件為出發點
所設計和建造的現代音樂廳,如:
巴黎Salle Pleyel (1927年),3000座,混響時間為1. 45秒.為了增加音量和改進
視線,採用了扇形平面和兩層大挑台.按照流行於建築師中的聲學概念-—聲線分析方法,
即均勻分布第一次反射聲,必然採用拋物線的頂棚,可以把演奏台上聲9均勻地反射到觀眾
席,並且使第一次反射聲與直達聲的聲程差不大於22米,不會產生回聲:但是觀眾席的噪
聲也經頂棚反射,集中到演奏台,造成干擾並且分析了體型和確定了尺寸—長(L為51
米,寬度21-31米,平均高度為18米:因為建築師不理解混響時間與容積和材料的關系,
所以容積過大.而聲學家則關心根據賽賓的棍響概念來確定大廳的餛響時間,而對聲線的分
析與體型的關系不關心,所以不能提出設計大廳的聲學根據,因此,當聲學家們還在討論如
何選擇混響時間時,建築師己經根據聲線概念確定了大廳的尺寸,構成了空間,因為尺寸是
構成空間的要素,而建築師的主要任務是空間的設計.兩者各行其是,配合不好,產生不少
問題.另外,當時聲學界認為聽音區應盡量得寂靜,演奏台周圍應是強反射,使演奏的聲音
盡量反射到觀眾席,實質上這是當時剛興起的電影院音質設計的做法,雖然這種做法對於電
影院來說也是不全面的.因此該音樂廳的音質對於語言清晰度很好,對於音樂則不好,所以
很少在此演奏交響樂.美國克里夫蘭的Severance Hall(1930年),1890座,混響時間1.4
秒.該廳的設計思想如同上述,所以音質效果相同.英國利物浦的New Philhinmonic Hall
(1939年),1955座,混響時間1.5秒.美國的Buffalo的Klimhans Hall (1!41年),2839
座,混響時間為1.32秒.上述各音樂廳代表了自1900-195.年間所建造的音幾廳的模式,
音質都不理想.
這時期的音樂廳容量多,一般為2000-3000座,在美國甚至達到4000-^6000座,為
了增加容量和縮短視距以及避免多層包廂視線不良的缺點,大廳後部被大大地擴大成為扇形
平面,同時又增加了大挑台,而其高深比一般都不大於1/2.根據當時在建築師中流行的聲
學設計概念,頂棚的縱剖面被設計成弧形或拋物線形,以取得最小的聲程差,所以頂棚的高
度被大大地降低,這樣音樂廳的高度與寬度之比由1:1-3:4變成為1:2^+1:3,成為扁形空
間.由於對電影的聲學特點尚未正確理解.大盤使用吸聲材料,甚至到了濫用的地步,因
此廳內的混響時間都很短(大約在1.5秒以下),清晰度高,音調很不豐滿.由子以巴黎Salle
Pleyel為代表的聲學設計方法曾被多數教科書和有關建築雜志所推薦和介紹,在不同程度
上為大多數現代音樂廳或劇場設計中所採用.其影響很深遠,直到50年代之後,聲學科學
的發展,才逐漸地減少,但還有影響,特別是以聲線法來替代聲學設計的觀念還很牢固,尤
其在我國的建築界中.
丹麥哥本哈根廣播電台音樂廳(1946年),1093座,混響時間為1.5秒,其模式同上述,
但是因為採用薄殼結構,因為殼頂高,所以演奏台的聲音不能均勻的反射,大多數是反射到
第一層挑台的坐席,並有聚焦現象,所以在戰後(1954-1955年)改建,其措施是在演賽台
上部懸吊水平的有機玻琦的聲反射系列共5排,26塊大小不等,離檯面高為7-8米,保證
了均勻地分布第一次反射聲,井在50毫秒之內,同時也給予演賽台內一定的反射聲.這是
在現代音樂廳中首先出現了在高空間中懸吊聲反射板,對以後的音樂廳棋式的變化形響很
大.
6現代主義(二次大戰後)
>0年代,歡洲經濟有了發展,所以各國開始新建以及恢復戰爭中被毀的文化建築如:
倫教早家節日音樂廳(1951年),3000座,混響時間為1.45秒,該音樂廳的聲學設計考慮比
較周到,在體型,反射面和聲學材料布置上都經多次討論和實驗.音樂廳的平面是矩形的,
空間屬於介鞋盒式"的,吸收了古典音樂廳的經驗,由於3000座席,所以在演奏台兩側和
後而布置了座席1400座).形成了環繞式的特點.本廳的體型雖屬古典音樂廳的模式,但仍
然只4戰前現代r義設計的影響.以均勻分布第一次反射聲為目的,對側向反射的重要性還
沒有認識,所以使演奏台和池座前區處在一個扇形平面中,但側牆斜角較大.在演奏台上懸
吊三片大的弧1(%斜向的肖反射板,增加第一次反射聲.側牆上部有四層包廂,原來是希望增
加擴散,卻相反,不僅沒有擴散效果,反而產生大量吸聲值,特別對於低頗的吸收.所以廳
內太寂靜.豐滿度不夠,但很清晰.所以效果仍然與戰前現代音樂廳相同.由於對於交響樂
作品風格與混響時間關系的研究,後期所建造的晉樂廳的混響時間日漸增長,如柏林音樂學
跪音樂廳(1954年),1360座,混響時間為1.95秒.矩形平面,樓座則向外擴張變成為長
六角形.設計中仍受戰前現代主義的影響,頂棚是弧形的,使演奏台的聲音直接反射到樓座,
廳內聲場分布不均勻,擴散不好,因此對交響樂效果不好,室內樂和獨奏效果較好.由於聲
學研究對室內聲能衰減過程中進行了微觀的分析,探討了前次反射聲對室內音質的影響,並
且又發現了側向反射的重要作用,但是混響理論仍然是基本的根據,所以聲場的擴散應是音
樂廳音質好壞的基本條件.德國斯圖加德的音樂廳(1965年〕,2000座,混響時間為1.9
妙為了獲街好的擴散聲場,克里邁爾教授提出不對稱的原則.大廳的平面很特殊,形似三
角鋼琴,演奏台處在廳內非對稱的位置上,它的左側牆是大片混凝土的凸面,保證輻射聲能,
使右側聽眾具有強的一次反射聲.為了使聽眾盡呈接近聲源.所以大盤聽眾席布置在左側,
以便使大量聽眾更接近第一提琴.廳內具有大量的擴散體,保證聲能衰減的混響過程具有好
的擴散程度.因此廳內不僅有強的反射聲能,又有良好的擴散聲能,這是該時期中突出的例
子這是在正確的聲學科學指導下,創造了完全新穎的模式.
7王見代主義(近期)
由於"學理論和實踐的發展,建築理論的反思和創新,音樂廳設計的視野更為重視科
學與藝術的結合,柏林愛樂音樂廳(1963年),2218座,混響時間為2秒,這是由"現代建
築"大師夏隆fir,署名聲學家克里邁爾教授合作設計,他們把各方的主張和成就融合在一起,
著重考慮了人的因素,探索音樂廳的空間環境與人的關聯,成功的解決了科學與藝術,內容
與形式的矛盾,創造了世界上第一個圍繞式的音樂斤,這是世界范圍內成功的作品之一:在
音樂廳的建築史和聲學史上都具有重大的意義.它是一個從平面上看來是對稱的.但是空間
上是不對稱的,實現了克里邁爾的非對稱原則.紐西蘭克賴斯特丘奇音樂廳(1972年), 2650
座,混響時間為2. 3秒.悉尼歌劇院的音樂廳(1973年),2690座,混響時間為2.0秒.
紐西蘭惠靈頓音樂廳(1976年),2500座,混響時間為2.45秒.美國丹佛音樂廳(1978
年.,2750座,混響時間為2. 0抄.舊金山大衛音樂廳(1980年),混響時間為2.2秒.
日本三得利音樂廳(1986年),2690座,混響時間為2..秒.這些音樂廳都是在柏林愛樂
音樂片之後調動和綜合發揮各種技術和藝術的手段,創造出類型各異,視聽俱佳的坐席包圍
演奏ry的A-樂廳,這種音樂廳的平面無論是鞋盒式的,還是圓形的,橢圓形的,不規則形的
等等,雖然空間形式各異,但是以演奏台為主和正面坐席所圍合的空間比例都符合古典音樂
廳的空間比例,也就是遵循著"黃金率".
縱觀蘭百餘年西方音樂廳的發展,它從矩形平面的廳室,發展到19世紀末的"鞋盒式"
的規模宏大的公共音樂廳,其模式的變化,主要是受社會的發展人們對音樂的需求,促使
容量的增多所致.但仍遵循著"黃金率"的比例.自本世紀以來,科技的發展,促便人們思維
方式發生變化,遵從科技的規律,因此,音樂廳的摸式的變化主要是從視線,舒適等要求考
慮,取消了側向淺挑台,形成了鏡框式舞台口的劇場式模式,但這模式在視覺上無論是科學
性,還是藝術性都並不高明,很快就被淘汰.本世紀初,賽賓教授創立混響時間概念,使音
樂廳的設計和建造建立在科學的基礎上,但是在二次大戰以前,由於認iR不夠全面,聲學界
著眼於聲學理論和技術的研究,而對如何構成音樂廳空間的具體措施並不注意.建築界則片
面從均勻分布第一次反射聲,對混響概念與音樂廳空間尺寸和材料的關系並不理解,兩者各
自進行設計,使聲學理論和建築藝術設計脫節,即使在構成空間的要素~一音樂廳的尺寸上
都不能相互配合,提出合乎聲學和建築科學的根據.以致大V角的扇形平面,大挑台,扁形
空間成為這一時期的主要空間模式,混響時間短,音質干澀,不豐滿,但很清晰.現代人的
生活方式和思維方式的多元化,引起作為文化形態的建築風格的多元化,並且因建築,材料
和技術的發展,更促使建築向著多元化和多樣化發展.為了適應人們對文化娛樂和審美情趣
的多元化和多樣化的要求,音樂廳的空間環境也有很大的變化,音質設計也從本世紀初的混
響理論,逐步地在實踐中探索到在混響過程中具有不同階段的特性,而進入到對室內聲能衰
減過程進行了微觀的研究,理解到早期反射聲的時序和方向的特性,以及整個衰減過程中各
種特性對主觀感覺的影響.目前更向著綜合方向發展,確認混響理論為基礎,並向微觀方向
開拓,考慮早期反射聲組成的合理性和適度的側向反射,井促使室內的聲能隨r間的增長,
在室內混響過程的早期階段就能達到擴散聲場的條件,使人們能感受到強的混響感.因此,
聲學理論和技術的發展,適應著人的思維的多元化和多樣化.促使音樂廳的模式,隨著時代
的發展,容量增多,其類型也多姿多采,風格多樣;但因聲學規律限制其對尺寸有要求,所
以音樂廳的空間必然是應充分利用自然聲源的音量,使聽眾包國潛演奏台,形成圍繞式高空
間的模式,而其所圍繞的主要空間即演奏區與它正面的聽眾席所組合的空間,應遵循"黃金
率"的比率.但是其空間特徵應是多樣的,多元的;混響時間已從古典音樂廳的1.8-2.0
秒,延長到2.0-2.2秒,並有再延長的趨勢,而容量則不大於2500座左右.

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作者： 李允中 潘維濟 索書號：O43/33/1 SS號：10071721 出版日期：1987年11月第1版 頁數：367

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作者： 李允中 董孝義 王清月 索書號：O43/33/2 SS號：10071722 出版日期：1991年09月第1版 頁數：396

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作者： 華中理工大學 曾昭宏 董守榮 索書號：O436-33/3 SS號：10071907 出版日期：1989年10月第1版 頁數：182

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作者： [法]M·Francon 索書號：O436-33/1 SS號：10071906 出版日期：1979年12月第1版 頁數：246

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作者： 張毓英 邵義全 陳懷琳 讓慶瀾 索書號：O4-33/46 SS號：10099912 出版日期：1989年06月第1版 頁數：216

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作者： 楊之昌 索書號：53.73/720 SS號：10184534 出版日期：1984年01月第1版 頁數：243

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作者： 楊志文等 索書號：O432.2/Y31 SS號：10187534 出版日期：1995年08月第1版 頁數：359

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作者： 北京工業大學應用物理系資料室 索書號：O43/33/1 SS號：10828562 出版日期：1983年09月 頁數：105

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現代光學實驗教程
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作者： 王仕璠主編 王仕璠 劉藝 余學才編著 索書號：O43-33 SS號：11298174 出版日期：2004年08月第1版 頁數：164

⑵ 大學物理 波動光學問題 一衍射光柵對某一定波長的垂直入射光在屏幕上只能出現零級和一級主極大，欲使屏幕

欲使屏幕出現更高級次的主極大，應該增大光柵常數。

⑶ 跪求大學物理波動光學論文!!!急!!!!

下面能當波動光學說明文

wave optics

以波動理論研究光的傳播及光與物質相互作用的光學分支。17世紀，R.胡克和C.惠更斯創立了光的波動說。惠更斯曾利用波前概念正確解釋了光的反射定律、折射定律和晶體中的雙折射現象。這一時期，人們還發現了一些與光的波動性有關的光學現象，例如F.M.格里馬爾迪首先發現光遇障礙物時將偏離直線傳播，他把此現象起名為「衍射」。胡克和R.玻意耳分別觀察到現稱之為牛頓環的干涉現象。這些發現成為波動光學發展史的起點。17世紀以後的一百多年間，光的微粒說（見光的二象性）一直占統治地位，波動說則不為多數人所接受，直到進入19世紀後，光的波動理論才得到迅速發展。

1800年，T.楊提出了反對微粒說的幾條論據，首次提出干涉這一術語，並分析了水波和聲波疊加後產生的干涉現象。楊於1801年最先用雙縫演示了光的干涉現象（見楊氏實驗），第一次提出波長概念，並成功地測量了光波波長。他還用干涉原理解釋了白光照射下薄膜呈現的顏色。1809年E.L.馬呂斯發現了反射時的偏振現象（見布儒斯特定律），隨後A.-J.菲涅耳和D.F.J.阿拉戈利用楊氏實驗裝置完成了線偏振光的疊加實驗，楊和菲涅耳藉助於光為橫波的假設成功地解釋了這個實驗。1815年，菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理，他用此原理計算了各種類型的孔和直邊的衍射圖樣，令人信服地解釋了衍射現象。1818年關於阿拉戈斑（見菲涅耳衍射）的爭論更加強了菲涅耳衍射理論的地位。至此，用光的波動理論解釋光的干涉、衍射和偏振等現象時均獲得了巨大成功，從而牢固地確立了波動理論的地位。

19世紀60年代，J.C.麥克斯韋建立了統一電磁場理論，預言了電磁波的存在並給出了電磁波的波速公式。隨後H.R.赫茲用實驗方法產生了電磁波。光與電磁現象的一致性使人們確信光是電磁波的一種，光的古典波動理論與電磁理論融成了一體，產生了光的電磁理論。把電磁理論應用於晶體，對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而圓滿的解釋。19世紀末，H.A.洛倫茲創立了電子論，他把物質的宏觀性質歸結為構成物質的電子的集體行為，電磁波的作用使帶電粒子產生受迫振動並產生次級電磁波，根據這一模型解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這種經典的電磁理論並非十全十美，因在關於光與物質相互作用的問題上涉及微觀粒子的行為，必須用量子理論才能得到徹底的解決。

波動光學的研究成果使人們對光的本性的認識得到了深化。在應用領域，以干涉原理為基礎的干涉計量術為人們提供了精密測量和檢驗的手段（見干涉儀），其精度提高到前所未有的程度；衍射理論指出了提高光學儀器分辨本領的途徑（見夫琅和費衍射）；衍射光柵已成為分離光譜線以進行光譜分析的重要色散元件；各種偏振器件和儀器用來對岩礦晶體進行檢驗和測量，等等。所有這些構成了應用光學的主要內容。

20世紀50年代開始，特別在激光器問世後，波動光學又派生出傅里葉光學、纖維光學和非線性光學等新分支，大大地擴展了波動光學的研究和應用范圍。

⑷ 用波動光學進行微小形變的測量法

應當用到光的干涉現象吧？如果是高中物理，用幾何光學就可以了。

（一）幾何光學法

還有一種是斜劈面上的干涉，也能顯示很小的形變（或位移）。

所有的現象均是：當有微小形變時，干涉條紋會發生移動，通過移動的條數來計算。

⑸ 金屬的微變形如何測量

使用微變形測量儀，本儀器適用於各種建築結構在長時間過程中的變形，無論是構件製作過程中變形的測量，還是結構在試驗過程中變形的觀察，均可採用本儀器。它特別適用於野外和現場作結構變形的測試；
基距：250mm
位移計量程：±5mm
最小刻度值：40με
標准針距尺線膨脹系數α1.5×10-6/℃
外形尺寸：280×71×75
重量：約0.8kg

⑹ 光程差計算公式是什麼

光程差計算公式是n=c/v,時間t=2d/v,x=ct＋1/2入。中n為薄膜的折射率；t為入射點的薄膜厚度；θt為薄膜內的折射角；±λ／2 是由於兩束相干光在性質不同的兩個界面（一個是光疏-光密界面，另一是光密-光疏界面）上反射而引起的附加光程差。

薄膜干涉原理廣泛應用於光學表面的檢驗、微小的角度或線度的精密測量、減反射膜和干涉濾光片的制備等。

光程差

藉助光程的概念，可把光在不同介質中所走過的路程折算成為真空中的路程長度，這樣便於在同一標准下比較光在不同介質中所走路程的長度，此標准下的光程差才有意義。

在波動光學中，兩束光的相位差成為了主要的研究對象，而光在不同介質之中傳播是頻率不變而波長會發生改變，因而相位關系也就不同。

光程差整合了傳播路徑這一幾何特徵量和介質中光的波動性質的變化，利用真空摺合距離差這一相同標准，可以計算出不同距離不同介質中傳播的兩束光的相位差。

⑺ 從原理上說，測量鈉光燈的波長差

因為鈉光相間條紋中清晰與模糊寬度不一樣，亮條紋寬度比暗條紋寬度大，亮條紋不易把握，暗條紋誤差更小，所以要測量相鄰兩次視見度最小的位置。

觀察條紋反差起伏一個周期，光程差的改變數就是相干長度，

相干長度=平均波長的平方/波長差，波長差=平均波長的平方/相干長度

原理：

假設反差從最大到最大

光程差的改變數=（m+1）λ1=mλ2=相干長度

m=λ1/(λ2-λ1)

相干長度=mλ2=λ1λ2/(λ2-λ1)

這種問題，λ1、λ2的差別非常小，差別大了就不必用這種方法了，所以，波長差=平均波長的平方/相干長度。

(7)波動光學的測量方法擴展閱讀：

光程與光程差作為光學中的基礎量，在幾何光學和波動光學中光的干涉、衍射及雙折射效應等的推導過程中都具有重要意義和應用。

在波動光學中，兩束光的相位差成為了主要的研究對象，而光在不同介質之中傳播是頻率不變而波長會發生改變，因而相位關系也就不同。光程差整合了傳播路徑這一幾何特徵量和介質中光的波動性質的變化，利用真空摺合距離差這一相同標准，可以計算出不同距離不同介質中傳播的兩束光的相位差。

⑻ 大學物理主要學什麼

大學物理，是大學理工科類的一門基礎課程，通過課程的學習，使學生熟悉自然界物質的結構，性質，相互作用及其運動的基本規律，為後繼專業基礎與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎。但工科專業以力學基礎和電磁學為主要授課。

全書共13章，涉及力學、熱學、電磁學、振動和波、波動光學、狹義相對論和量子物理基礎等. 每章包括基本內容之外，還包括閱讀材料、復習與小結、練習題. 內容深淺適當，講解正確清晰，敘述引人入勝，例題指導詳盡，全書聯系實際，特別是注意介紹物理知識和物理思想在實際中的應用. 本書有電子教材和學習輔導書等配套資料。

(8)波動光學的測量方法擴展閱讀

物理學專業培養掌握物理學的基本理論與方法，具有良好的數學基礎和實驗技能，能在物理學或相關的科學技術領域中從事科研、教學、技術和相關的管理工作的高級專門人才。

該專業學生主要學習物質運動的基本規律，接受運用物理知識和方法進行科學研究和技術開發訓練，獲得基礎研究或應用基礎研究的初步訓練，具備良好的科學素養和一定的科學研究與應用開發能力。

⑼ 什麼叫波動光學什麼叫幾何光學

波動光學是光學中非常重要的組成部分，內容包括光的干涉、光的衍射、光的偏振等，無論理論還是應用都在物理學中佔有重要地位。粒子在光場或其他交變電場的作用下，產生振動的偶極子，發出次波。用這樣模型來說明光的吸收、色散、散射、磁光、電光等現象，甚至光的發射也是一般波動光學的內容。電磁波理論應用到晶體稱晶體光學。光波波長約為3.9-7.6×10 cm ，一般的障礙物或孔隙都遠大於此，因而通常都顯示出光的直線傳播現象。這一時期，人們還發現了一些與光的波動性有關的光學現象，例如F.M.格里馬爾迪首先發現光遇障礙物時將偏離直線傳播，他把此現象起名為「衍射」。胡克和R.玻意耳分別觀察到現稱之為牛頓環的干涉現象。這些發現成為波動光學發展史的起點。17世紀以後的一百多年間，光的微粒說（見光的二象性）一直占統治地位，波動說則不為多數人所接受，直到進入19世紀後，光的波動理論才得到迅速發展。

幾何光學是光學學科中以光線為基礎，研究光的傳播和成像規律的一個重要的實用性分支學科。在幾何光學中，把組成物體的物點看作是幾何點，把它所發出的光束看作是無數幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳播方向。在此假設下，根據光線的傳播規律，在研究物體被透鏡或其他光學元件成像的過程，以及設計光學儀器的光學系統等方面都顯得十分方便和實用

⑽ 波動光學的詳細介紹

19世紀60年代，J. C.麥克斯韋建立了統一電磁場理論，預言了電磁波的存在並給出了電磁波的波速公式。隨後H. R.赫茲用實驗方法產生了電磁波。光與電磁現象的一致性使人們確信光是電磁波的一種，光的經典波動理論與電磁理論融成了一體，產生了光的電磁理論。將電磁理論應用於晶體，對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而圓滿的解釋。19世紀末，H. A.洛倫茲創立了電子論，他把物質的宏觀性質歸結為構成物質的電子的集體行為。電磁波的作用使帶電粒子產生受迫振動並產生次級電磁波，根據這一理論解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這種經典的電磁理論並非十全十美，因在關於光與物質相互作用的問題上涉及微觀粒子的行為，必須用量子理論才能得到徹底的解決。
波動光學的研究成果使人們對光的本性的認識得到了深化。在應用領域，以干涉原理為基礎的干涉計量術為人們提供了精密測量和檢驗的手段（見干涉儀），其精度提高到前所未有的程度；衍射理論指出了提高光學儀器分辨本領的途徑（見夫琅和費衍射）；衍射光柵已成為分離光譜線以進行光譜分析的重要色散元件；各種偏振器件和儀器用來對岩礦晶體進行檢驗和測量，等等。所有這些構成了應用光學的主要內容。 19世紀的光學是由英國醫生托馬斯·楊以復興波動說的論文揭開序幕的。1801年，楊向皇家學會宣讀了關於薄片顏色的論文，文中正式將干涉原理引入到光學之中，並且用這一原理解釋薄片上的顏色和條紋面的衍射。在這篇論文中，楊還系統提出了波動光學的基本原理，提出了光波長的概念，並給出了測定結果。正是由於光波長太短，以至遇障礙物拐彎能力不大，這也是人們很難觀察到這類現象的原因。又於1803年發表了物理光學的實驗和計算，對雙縫干涉現象進一步作出了解釋。在1807年出版的《自然哲學講義》中，楊系統闡述了他提出的波動光學的基本原理。
幾乎獨立的提出的波動說的還有法國物理學家菲涅爾（1788～1827）。1815年，他向科學院提交了第一篇光學論文，文中仔細研究了光的衍射現象，並提出了光的干涉原理。後來，菲涅爾與楊齊心協力，在波動學說基礎上的光學實驗大量涌現，使19世紀在波動光學方面取得了重大發展。