目錄
前言
緒論　1
第1章　幾何光學基礎　4
1.1　幾何光學的基本定律　4
1.1.1　光的直線傳播　4
1.1.2　光學介質的折射率　4
1.1.3　光的反射和折射　4
1.2　平面和球面成像　7
1.2.1　同心光束實像和虛像　7
1.2.2　平面反射成像　8
1.2.3　平面折射成像　8
1.2.4　球面反射成像　9
1.2.5　球面鏡成像作圖法　11
1.2.6　球面鏡成像的橫向放大率　11
1.2.7　球面折射成像　12
1.3　薄透鏡成像及其作圖法　15
1.3.1　傍軸條件下的薄透鏡成像公式　15
1.3.2　薄透鏡成像的作圖法　17
1.3.3　薄透鏡成像的橫向放大率　18
1.4　光學儀器　18
1.4.1　照相機　18
1.4.2　人眼結構　20
1.4.3　放大鏡　21
1.4.4　望遠鏡　22
1.4.5　顯微鏡　24
*1.5　變換光學與隱身理論　25
1.5.1　變換光學及電磁斗篷　25
1.5.2　變換光學　27
1.5.3　三維電磁斗篷　28
本章提要　30
思考題　33
習題　33
第2章　光的干涉　36
2.1　光源的發(fā)光機制光的相干性　37
2.1.1　光源的發(fā)光機制　37
2.1.2　光的相干性　38
2.2　光程與光程差　41
2.2.1　光程與光程差的定義　41
2.2.2　透鏡的等光程性　42
2.2.3　額外光程差　43
2.3　分波陣面干涉　43
2.3.1　楊氏雙縫干涉　44
2.3.2　勞埃德鏡與半波損失的驗證　48
2.3.3　干涉條紋的變動　50
2.4　條紋的可見度　52
2.4.1　干涉圖樣的可見度　52
2.4.2　兩相干光波強度不等的影響　52
2.4.3　光源大小的影響　53
2.4.4　光源非單色性的影響　56
2.5　分振幅干涉　58
2.5.1　等傾干涉　58
2.5.2　等厚干涉　63
2.5.3　牛頓環(huán)　67
2.6　邁克耳孫干涉儀　70
2.6.1　邁克耳孫干涉儀的構造　70
2.6.2　干涉圖樣　71
2.6.3　干涉條紋的位置和類型　74
2.7　多光束干涉　75
2.7.1　多光束干涉的光強分布公式　76
2.7.2　干涉圖樣的特點　77
2.7.3　法布里-珀羅干涉儀　80
本章提要　83
思考題　88
習題　90
第3章　光的衍射　93
3.1　光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理　93
3.1.1　光的衍射現象　93
3.1.2　惠更斯-菲涅耳原理　94
3.1.3　菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射　96
3.2　菲涅耳半波帶法　96
3.2.1　菲涅耳半波帶　96
3.2.2　合振幅的計算　97
3.3　菲涅耳衍射　99
3.3.1　菲涅耳圓孔衍射　99
3.3.2　菲涅耳圓盤衍射　104
3.3.3　菲涅耳波帶片　105
3.4　夫瑯禾費單縫衍射　107
3.4.1　夫瑯禾費單縫衍射的實驗裝置　107
3.4.2　用菲涅耳半波帶分析夫瑯禾費單縫衍射圖樣　108
3.4.3　單縫衍射條紋的光強計算　111
3.4.4　單縫衍射圖樣的特點　114
3.5　夫瑯禾費圓孔衍射光學儀器的分辨本領　117
3.5.1　夫瑯禾費圓孔衍射　117
3.5.2　光學儀器的分辨本領　118
3.6　光柵衍射　121
3.6.1　光柵　121
3.6.2　光柵衍射圖樣分析　123
3.6.3　光柵衍射的強度分布　125
3.6.4　光柵光譜與色散　130
3.6.5　光柵的分辨本領　132
3.6.6　閃耀光柵　135
3.6.7　干涉和衍射的區(qū)別與聯系　137
*3.7　晶體對X射線的衍射　138
3.7.1　X射線的衍射實驗　138
3.7.2　布拉格公式　139
本章提要　141
思考題　145
習題　146
第4章　光的偏振　150
4.1　光的偏振態(tài)　150
4.1.1　光的偏振性　150
4.1.2　自然光　151
4.1.3　線偏振光　152
4.1.4　部分偏振光　153
4.1.5　橢圓偏振光圓偏振光　153
4.2　獲得偏振光的方法　156
4.2.1　偏振片起偏　156
4.2.2　馬呂斯定律　157
4.2.3　反射和折射起偏布儒斯特定律　159
4.3　晶體中的雙折射　163
4.3.1　雙折射現象　163
4.3.2　光軸主截面　163
4.3.3　o光和e光的強度　164
4.3.4　光在晶體中的傳播規(guī)律　166
4.4　偏振棱鏡波片　170
4.4.1　偏振棱鏡　171
4.4.2　波片　172
4.4.3　光偏振態(tài)的檢驗　176
4.5　偏振光的干涉　177
4.5.1　基于波片的偏振光干涉　177
4.5.2　色偏振　179
4.5.3　偏振光的干涉圖樣　180
4.6　人造雙折射　181
4.6.1　光彈性效應及其應用　181
4.6.2　電光效應及其應用　183
*4.7　光的偏振態(tài)的矩陣表示—瓊斯法　187
4.7.1　各種偏振光的瓊斯矢量　187
4.7.2　用瓊斯矢量處理偏振光的疊加與分解　190
4.7.3　偏振器件的瓊斯矩陣　191
4.8　晶體中的旋光　195
4.8.1　旋光現象的規(guī)律　195
4.8.2　旋光現象的解釋　197
本章提要　201
思考題　203
習題　206
第5章　光的吸收、色散和散射　210
5.1　光的吸收　210
5.1.1　電偶極子模型　210
5.1.2　光的吸收與波長的關系　212
5.1.3　朗伯定律與比爾定律　213
5.1.4　吸收光譜　213
5.2　光的色散　214
5.2.1　正常與反常色散　214
5.2.2　經典色散理論　215
5.3　光的散射　217
5.3.1　散射基本概念　217
5.3.2　瑞利散射　218
5.3.3　散射光強的角分布和偏振狀態(tài)　218
5.3.4　拉曼散射、布里淵散射及應用　220
本章提要　220
思考題　221
習題　222
第6章　光的量子性　223
6.1　黑體輻射普朗克的能量子假說　223
6.1.1　熱輻射　223
6.1.2　黑體和黑體輻射的基本規(guī)律　224
6.1.3　經典物理學遇到的困難　228
6.1.4　普朗克的能量子假說黑體輻射公式　229
6.2　光電效應　230
6.2.1　光電效應的實驗規(guī)律　230
6.2.2　光的經典波動理論的困難　232
6.3　光子與愛因斯坦方程　232
6.3.1　愛因斯坦光子理論　233
6.3.2　愛因斯坦方程　233
6.3.3　光電效應的應用　236
6.4　康普頓效應　237
6.4.1　康普頓效應的實驗定律　237
6.4.2　康普頓效應的理論解釋　238
6.5　波粒二象性　241
6.5.1　光具有波粒二象性　241
6.5.2　實物粒子的波動性　242
6.5.3　對波粒二象性的解釋　244
本章提要　245
思考題　246
習題　247
第7章　現代光學及發(fā)展前沿　249
7.1　激光　249
7.1.1　愛因斯坦的光輻射量子理論　250
7.1.2　激光的產生　252
7.1.3　光學諧振腔　255
7.1.4　激光的特點　256
7.1.5　激光的應用　258
7.2　全息照相　260
7.2.1　全息照相的概念　260
7.2.2　全息照相的記錄和再現　260
7.2.3　全息照相的特點　264
7.2.4　全息照相的應用　264
*7.3　量子成像　266
7.3.1　量子成像的基本概念　267
7.3.2　量子成像的實驗　267
7.3.3　量子成像的應用　270
*7.4　量子保密通信簡介　271
7.4.1　量子密碼的發(fā)展歷程　271
7.4.2　量子密碼通信的安全性　272
7.4.3　量子密碼通信的特性　273
本章提要　275
思考題　276
習題　276
習題參考答案　278
物理常量表*　284
常用數值表　285
漢英詞匯索引　286