自然光是复色光，位于人眼可见的光谱区。但物质的很多特性都以不可见的光来显示，如何获取并显示这些光学信息成了光谱技术的主要任务。自1666年牛顿用棱镜发现了光的色散现象以来，人们开始了对光谱的研究。从1814年夫琅和费用他发明的棱镜光谱仪观察到太阳谱线以后，光谱学和光谱技术得到了长足发展。除了对吸收与发射光谱的研究外（图1－35），还发展了对散射光谱的研究，特别是喇曼散射。1960年激光诞生使光谱学和光谱技术的发展进入了新的时期，产生了激光光谱学和技术，使分光器件分辨率和探测的灵敏度提高，而且强光与物质粒子的相互作用中，产生了各种可观测的非线性光谱效应。此外，激光的高度方向性又使对微区或定点的光谱分析成为可能。在激光光谱学中，作为光谱分析手段的激光光谱技术由于其高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率而倍受重视，在许多科学技术领域有着非常广泛的应用前景。在20世纪初，光谱技术已在冶金、电子、化工、医药、食品等工业领域成为相当重要的分析手段。
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《墨经》光学八条
《墨经》光学八条是现代科学家对战国时的思想家墨子所着《墨子》一书中，关于《经下》及《经说下》（意即对《经下》的解释）中关于光学的记载的称法。
1.《经下》
原文：二临鉴而立，景到，多而若少，说在寡区。
译文：二人，临镜而站，影子相反，若大若小。原因在于镜面弯曲。
原文：鉴位，景一小而易，一大而正，说在中之外内。
译文：镜子立起，影子小则是镜位斜，影子大则是镜位正中，是所谓以镜位正中为准，分内外的原理。
原文：鉴团景一。
译文：无论镜子大小，影只有一个。
原文：景不徙，说在改为。
译文：影子不移，是所谓没改变的结果。
原文：住景二，说在重。
译文：一止而二影，是所谓重复用镜的结果。
原文：景到，在午有端与景长，说在端。
译文：影子颠倒，在光线相交下，焦点与影子造成，是所谓焦点的原理。
原文：景迎日，说在抟。
译文：影子在人与太阳之间，是所谓反照的结果。
原文：景之小、大，说在地（一说粂，倾斜之意）正、远近。
译文：影子的大小，是所谓光线所照地方的远近而造成的原理。
2.《经说下》
原文：景，光至，景亡；若在，尽古息。
译文：影，光线照到的，影子就不存在，如果光线存在，永远不会产生影子。
原文：景，二光夹一光，一光者景也。
译文：影，两光线夹一光线，一光体形成影子。
原文：景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故景障内也。
译文：影，光线照人，如果反射，其直若矢。射到下面就反射到高处，射到高处就反射到下面，因成倒影。足遮住下面的光，反射出来成影在上；头遮住上面的光，反射出来成影在下。在物的远处或近处有一小孔，物体为光的直线所射，反映于壁上，故影倒立于屏内。
原文：景，日之光反烛人，则景在日与人之间。
译文：影，日光反射照人，那么影在日与人的中间。
原文：景，木粂，景短大。木正，景长小。大小于木，则景大于木。非独小也，远近。
译文：影，木杆斜，影短而大。木杆正，影长而小。光体小于木杆，那么影大于木杆。不仅因此而影子大小，光体的远近也会形成这样的情况。
原文：临，正鉴，景寡、貌能、白黑，远近粂正，异于光。鉴、景当俱就，远近去当俱，俱用北。鉴者之臭无数，而必过正。故同体处其体俱，然鉴分。
译文：临，平面镜只显示单影，影的形态、白墨、远近、斜正，都是由于光线反射到镜中。两平镜相接成正角时，显出三个影子，其中一影是二影合在一处的复影。两平镜角度或大或小，亦有复影。复影是一影在另一影的背面。物体反射到镜中，没有不成影的。物体反射到镜中成影，所成影又反射到另一镜中成影，必须使两平镜倾斜成一定角度；两镜反射同一部分，而复影形成。两镜分开。
原文：鉴，中之内，鉴者近中，则所鉴大，景亦大；远中，则所鉴小，景亦小。而必正，起于中，缘正而长其直也。中之外，鉴者近中，则所鉴大，景亦大；远中，则所鉴小，景亦小。而必易，合于中，而长其直也。
译文：鉴，在焦点内，光体远焦点，那么所照光线多，物像也大；近焦点，那么所照光线少，物像也少，而必定为正方体。光体起于焦点，则平行正轴的光线反射向镜后引长，当成极长的共扼点，而像远离镜后。在弧心外，光体近弧心，那么所照光线多，物像也大。远弧心，那么所照光线少，物像也少。然像为物的倒形。光体聚于弧心，则平行正轴的光线反射，当成极长的共轭点，而像与光体相等而倒置。
原文：鉴，鉴者近，则所鉴大，景亦大；其远，所鉴小，景亦小。而必正。景过正，故招。
译文：鉴，物体靠近镜面，那么物体的光线占镜的面积大，所成影亦大；物体距镜面远，物体的光线占镜的面积小，那么所照物小。然而影是正形。成正形是因为迎面射物的缘故。
1.5 生物学和生物技术的发展历程
生物学（Biology）是自然科学的一个门类，泛指所有研究生物或生命现象的学科。
具体地说，就是研究生命系统各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化，以及生物与周围环境的关系等的科学。“生物学”和“生命科学”（Life Sciences）的概念是有所区别的。目前国内外尚无明确一致的生命科学的定义，特别是对生命科学的范畴即生命科学包括哪些学科没有明确一致的说法。有学者认为，生命科学是将生命世界（Living World）作为一个整体来研究的一个科学分支，研究活着的生物（Living Organisms）和生命过程（Life Processes），包括生物科学（Biological Science，即生物学）及其分支，即医药学、农林牧渔业、人类学、社会学等。生物学是生命科学的基础科学（Basic Science）或纯科学（Pure Science），医药学和农林牧渔业等是生命科学的应用科学（Applied Science），而人类学和社会学则属于人文社会科学。所以生命科学的范畴是比较大的，跨越了自然科学和社会科学两大科学领域。生命科学的目的在于阐明生命的本质，对生命活动有效控制和加以改造、利用，使之为人类服务。
生物技术（Biotechnology），有时也称生物工程（Bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础科学的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。在该定义中，“先进的工程技术手段”指基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术，其中的基因工程是生物技术的核心；“生物体”包括动物、植物、微生物等；“生物原料”包括生物体的一部分或生物生活过程中所能利用的物质，如各种有机物、某些无机物、乃至矿石等；“为人类生产出所需产品”包含粮食、医药、食品、能源、化工原料、金属及其他材料；“某种目的”则包括疾病预防、诊断与治疗、环境污染物监测、环境污染治理与控制、环境修复等。伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域，产生了巨大的经济和社会效益。生物技术是一项高新技术，被许多国家确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。
1.5.1 生物学的历史
法国科学家拉马克（Jean Baptistede Lamarck，1744-1829年）于1802年提出“生物学”这个名词。这意味着生物学从自然哲学的古代传统中分离了出来，同时也把植物学和动物学统一起来。虽然比起希腊哲学家亚里士多德（Aristoteles，公元前384-公元前322年）提出的“物理学”，“生物学”这一名词的出现晚了2000多年，但是在这个名词出现之前，人们已经进行了多种多样的实践活动，并积累了丰富的经验。今天，生物学包含着最引人入胜的科学领域：形态学、分类学、生理学、生物化学、胚胎学、生态学、细胞学、分子生物学、遗传学及进化论等。
同自然科学发展一样，生物学的发展也经历了一个从不自觉到自觉、由浅入深、由表及里，乃至今天全面发展的漫长过程。生物学源自博物学，经历了生物学萌芽时期、经典生物学、实验生物学而进入分子生物学时期，最终可能进入系统生物学时期。
1.生物学萌芽时期
从人类诞生到公元16世纪，都属于这一时期。这个时期生物学知识主要是来自人们的日常生活和劳作经验，侧重研究农学和医学，多用直观描述和解剖学对生物进行形态描述和分类研究，直到意大利文艺复兴时期（14-16世纪），生物学才开始有重大的突破。
古人出于生存需要，他们认识的自然界首当其冲是生物，是那些作为食物、药物及人类天敌等的生物。古代文明发展程度较高的国家，如埃及、巴比伦（今伊拉克）、印度和中国等国，已大力开展了与人类生活密切相关的植物栽培与动物驯养利用。中国在公元前4000年就开始养蚕。约公元前5000年古巴比伦人及亚述人就知道枣椰树有雌雄之分，约公元前2000年汉穆拉比王朝（Ham murabi Dynasty）时，第一次报道了人工授粉。徐光启（1562-1633年）的《农政全书》共60卷，内容宏富，计有农本、田制、农事、水利、农器、树艺、蚕桑、种植、牧养、制造、荒政等12目。全书既大量考证收录前代有关农业的文献，又有徐氏自己在农业和水利方面的科研成果和译述，堪称为当时中国农业科学遗产的总汇。
除了食物之外，另一项严酷的挑战就是与疾病作斗争。古代埃及人制作了木乃伊（Mummy），表明已了解草药的防腐性能。在埃及找到的公元前2500年医生做手术的古雕塑，说明那时已经有一些解剖学的知识。公元前1500年，印度的医学已较发达，在释迦（公元前560-前480年）时就有医学学校，在梵文本的医学书内记述了割治白内障、疝气等的手术知识及960余种药草。在中国商代（约公元前1600-前1100年）中期的甲骨文中，有500余条关于疾病的记载；到西周（约公元前1100-前771年）时期，医学又分为“食医”、“疾医”、“病医”和“兽医”；出现于战国（公元前476-前222年）晚期的《黄帝内经》论述了人体解剖、生理、病理、病因、诊断，以及针灸、经络、卫生保健等多方面的知识；我国第一部药书是春秋战国时期编写的《诗经》，收入药物200多种；由汉初学者缀辑周秦诸书、递相增益而成的《尔雅》，把植物分为草、木两大类，动物分为虫、鱼、鸟、兽四大类；从战国至汉初陆续写成的《山海经》
中的《五藏山经》记载动物270种，植物160种；秦汉时的《神农本草经》记载药物365种，其中植物药252种、动物药67种、矿物药46种；公元11世纪，我国创造性地发明了人痘苗，即用人工轻度感染的方法，达到预防天花的目的，这实际上是免疫学的萌芽，到17世纪，人痘苗陆续传入朝鲜、日本、俄国、土耳其和欧洲等国；1578年李时珍（1518-1593年）出版了《本草纲目》，堪称是那个时期最杰出的代表作，他对1892种植物、动物及其天然成分药物进行了详细的形态描述和药性探讨。
同时，在欧洲，比利时解剖学家A.维萨里（Andreas Vesalius，1514-1564年）通过解剖大量人的尸体，发现古罗马医学家加伦（129-199年）基于猴体解剖对人体解剖的描述有不少错误。1543年，他的解剖学巨着《人体构造》出版，震惊了整个科学界和宗教界。维萨里在书中第一次与加伦相反地描述了静脉和人类心脏的解剖；书的最后一章讨论活体解剖，并证明将动物的喉头切开后仍可用人工呼吸维持其生命；他还提到不同种族头盖形状的变化。他改正加伦的错误200余处，给予人们一项全新的人体知识，从此解剖学得到更加深入的发展，近代医学在这个基础上逐步形成。意大利文艺复兴时期的着名画家达·芬奇（Leonardoda Vinci，1452-1519年，在生理解剖学上也取得了巨大的成就，被认为是近代生理解剖学的始祖。他摆脱了神学偏见，出于艺术需要，研究了光学定律、眼睛构造、人体解剖的细节及鸟雀的飞翔。他比较了动物与人体的结构，指出同源现象，对进化思想有一定贡献。他最先用蜡来表现人脑的内部结构，他发现了血液的功能，认为血液对人体起着新陈代谢的作用，并认为血液是不断循环的，血液不断地流遍全身，把养料带到身体需要的各个部分。后来，英国科学家哈维证实和发展了达·芬奇这些生理解剖学的成果。
16世纪随着资本主义工业的逐渐兴起，以研究植物、动物及矿产为主要内容的博物学在欧洲日渐开展起来。