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编者的话

光是万物之源，光学是人类最早着手研究的科学之一，无数光学研究者将毕生精力投入光学，才形成了现在的光学学科。

目前，中国唯一的国家级光学专业科技馆——长春中国光学科学技术馆（由长春理工大学代建代管），是一个以“科技之光·引领未来”为主题，以普及光学知识、展示光学科技成果、推动光学科技发展、促进光学科技国际合作交流为社会使命的光学科技场馆。

日前，长春中国光学科学技术馆与长春理工大学党委宣传部联合策划推出“与光同行”栏目，于周末科普一个“光学知识”，带领大家走进“光”的世界。

本期“与光同行”，讲述的是英国博物学家、发明家罗伯特·胡克和他的光学贡献。

英国博物学家、发明家罗伯特·胡克和他的光学贡献

1635年7月18日，罗伯特·胡克出生于英国南方海边的怀特岛；1703年3月3日，卒于伦敦。他是17世纪英国最杰出的科学家之一，在光学、天文学、生物学等方面都有重大贡献：在机械制造方面，他设计制造了真空泵、显微镜和望远镜；在力学方面更是卓越，是早期探索万有引力的科学家之一，并发现了有名的弹性定律。胡克设计和发明的科学仪器在当时是无与伦比的，被誉为英国的“双眼和双手”。

图1 来自教科版《科学》六年级上册第一单元第四课“观察洋葱表皮细胞课”

胡克的父亲是当地的教区牧师。胡克从小体弱多病，常常因为头痛而不能坚持学习。虽然性格怪僻却心灵手巧，酷爱摆弄机械，手工制作过木钟、可以开炮的小战舰等。10岁时，他对机械学产生了强烈的兴趣，并为日后在实验物理学方面的发展打下了良好的基础。

胡克13岁时父亲去世，他到伦敦谋生，开始了半工半读的求学生活，在一个油画匠家里当学徒，后来在威斯敏斯特中学校长巴斯比的劝说和帮助下修完了中学课程。

1655年，胡克进入牛津大学基督堂学院，成为托马斯·威利斯(1621-1675年，英国医学家、脑及神经科专家)的助手，还被推荐到罗伯特·波义耳（1627-1691年，自然哲学家，把化学确立为科学的人）的实验室工作，开启了他的科学生涯。由于胡克高超的实验及设计能力，1662年被任命为皇家学会的实验主任。1663年获硕士学位，同年被选为皇家学会正式会员，又兼任了学会陈列室管理员和图书管理员。1665年，胡克担任伦敦格雷沙姆学院的几何学、地质学教授，并从事天文观测工作。1677年至1683年就任英国皇家学会秘书并负责出版会刊。1676年，胡克提出了描述材料弹性的基本定律——胡克定律，且提出了万有引力的平方反比关系。1703年，胡克逝世，终年68岁。 

胡克的光学贡献

胡克的科学著作《显微制图》于1665年1月出版，每本定价为昂贵的30先令，在当时引起了不小的轰动。胡克出生之前很久显微镜就被发明和制造出来，但是半个多世纪过去了，却没有像望远镜那样给人们带来科学上的重大发现，直到胡克出版了他的《显微制图》一书，科学界才发现显微镜给人们带来的微观世界和望远镜带来的宏观世界一样丰富多彩。

在《显微制图》中，胡克提出了光的波动学说，认为光的传播与水波的传播相似。1672年，胡克进一步提出了光波是横波的概念，这是波动说的重要改进。

图2《显微制图》首页

在光学研究方面，胡克还研究过光的干涉现象，通过观察肥皂水形成的薄膜和云母片的颜色，发现它们的颜色跟薄膜的厚度有关。他发现，当光落在一个透明薄膜上时，薄膜的前后两表面都发生反射，从而共同决定了薄膜的颜色。

胡克进行了大量的光学实验，特别是致力于光学仪器的创制，制作或发明了显微镜（图3和图4）、望远镜等多种光学仪器。他在天文学、生物学等方面也有贡献，曾用自己制造的望远镜观测了火星的旋转和木星大红斑，月球上的环形山和双星系统。

除去科学技术，胡克还在城市设计和建筑方面有着重要的贡献。因其兴趣广泛、贡献重要而被某些科学史家称为“伦敦的莱奥纳多（达芬奇）”。此外，胡克还是一流的技术实验型物理学家，设计、改进或发明了许多17世纪使用的科学仪器，一些权威人士称他的发明超过1000项。

图3 胡克的显微镜实物图

图4 胡克的显微镜结构图