定 價：32 元
叢書名：21世紀全國本科院校電氣信息類創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)規(guī)劃教材
- 作者：宋貴才 編
- 出版時間：2010/3/1
- ISBN：9787301169148
- 出 版 社：北京大學出版社
- 中圖法分類：O436
- 頁碼：309
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《物理光學理論與應用》從光的電磁理論出發(fā)，系統、深入地討論了光在介質中傳播時發(fā)生的基本現象和遵循的基本規(guī)律。全書內容共分6章：光在各向同性介質中的傳播規(guī)律；光在各向異性介質中的傳播規(guī)律；介質對光的吸收、色散和散射；光的干涉理論與應用；光的衍射理論與應用；光的偏振理論與應用。
本著厚基礎、重應用，使讀者學以致用的理念，《物理光學理論與應用》全面、系統地講述了光學現象的物理實質和光學原理在工業(yè)、農業(yè)、國防和科學研究等方面的應用。
《物理光學理論與應用》可作為光信息科學與技術專業(yè)、應用物理專業(yè)、電子科學與技術專業(yè)、光電子技術科學專業(yè)以及光學工程專業(yè)本科生的專業(yè)基礎教材，也可供從事與光學學科相關專業(yè)學習和研究的師生以及科技人員參考。
《物理光學理論與應用》這本書著重講解干涉、衍射、偏振等光學現象的物理實質；著重講解光學理論和光學儀器在微距、小角度、物質成分和含量、表面檢測等方面的應用。
本書的教學時數為64學時。全書共分6章：第1章，從光的電磁理論出發(fā)，著重討論光在各向同性介質中的傳輸規(guī)律，以及光在介質表面的反射和折射規(guī)律；第2章，在介紹晶體基本特性的基礎上，重點討論光在單軸晶體和雙軸晶體中傳播時的基本規(guī)律以及光在晶體表面上的反射和折射規(guī)律；第3章，在光與物質相互作用的經典理論基礎上，討論介質對光的吸收、色散和散射現象的本質和所遵循的基本規(guī)律，并介紹它們在物質成分、含量和濃度分析與檢測等方面的應用；第4章，主要討論雙光束干涉、多光束干涉、干涉儀器以及干涉的應用；第5章，在惠更斯.菲涅耳衍射理論的基礎上，詳細討論基爾霍夫標量衍射理論，并用傅里葉變換的方法來處理夫瑯禾費衍射，介紹衍射理論在光譜分析等方面的應用；第6章，著重研究偏振光的產生，偏振光和偏振器件的瓊斯矩陣表示，偏振光的干涉以及偏振光的應用。
本書前后連貫，邏輯性強，便于學習和記憶。本書圖表豐富，推演過程詳細，便于理解和掌握。本書各節(jié)都有要點總結，便于對重點知識的把握。本書各章后面有小結和應用實例，并附有與講述內容聯系緊密并且實用性強的習題，便于學以致用。
本書可作為光信息科學與技術專業(yè)、應用物理專業(yè)、電子科學與技術專業(yè)、光電子技術科學專業(yè)以及光學工程專業(yè)的本科生專業(yè)基礎教材，也可供從事與光學學科相關專業(yè)學習和研究的師生以及科技人員參考。
本書由宋貴才編寫第2、5、6章，全薇編寫第3、4章，王新編寫第1章。宋貴才統編全稿，解輝、鐘亮對全書進行了校訂，并由梁柱主審。本書在編寫過程中得到了張喜和、金光勇、馬文聯的大力支持，也得到了趙振明、李昌立、呂彥飛和雷建國的幫助，在此向他們表示誠摯的感謝！
由于編者水平有限，書中難免存在不足之處，殷切期望廣大讀者批評指正。
緒論
第1章 光在各向同性介質中的傳播規(guī)律
1.1 麥克斯韋方程組
1.1.1 積分形式的麥克斯韋方程組
1.1.2 微分形式的麥克斯韋方程組
1.1.3 電磁場常用公式
1.2 電磁場的波動方程
1.2.1 波動方程
1.2.2 電磁波
1.3 F面電磁波
1.3.1 平面電磁波的解
1.3.2 面電磁波的表示方法
1.3.3 面電磁波的性質
1.3.4 面波電磁波的疊加
1.4 球面波與柱面波
1.4.1 球面波
1.4.2 柱面波
1.5 光駐波
1.5.1 波節(jié)與波腹
1.5.2 駐波實驗
1.6 復色光波
1.6.1 光學拍
1.6.2 相速度與群速度
1.6.3 多個不同頻率光波的疊加
1.7 電磁場的邊值關系
1.7.1 磁感應強度與電感應強度所滿足的邊值關系
1.7.2 電場強度與磁場強度所滿足的邊值關系
1.8 光在介質表面的反射與折射
1.8.1 入、反、折三波的頻率與波矢關系
1.8.2 反射波與折射波的方向
1.9 菲涅耳公式
1.9.1 S波的反射系數與透射系數
1.9.2 P波的反射系數與透射系數
1.9.3 菲涅耳公式的討論
1.9.4 斯托克斯倒逆關系
1.9.5 反射率與透過率
1.10 全反射
1.10.1 反射系數變化
1.10.2 位相變化
1.10.3 倏逝波
1.11光在金屬表面的透射與反射
1.11.1 金屬內的透射波
1.11.2 金屬表面的反射
小結1
應用實例1
習題1
第2章 光在各向異性介質中的傳播規(guī)律
2.1 各向異性晶體概述
2.1.1 各向異性晶體的基本性質
2.1.2 尋常光與非常光
2.1.3 晶體的光軸
2.1.4 主平面、主截面與入射面
2.1.5 介電張量與折射率張量
2.1.6 張量的變換
2.2 光在晶體中傳播的基本規(guī)律
2.2.1 晶體中單色平面波的各矢量關系
2.2.2 晶體中光波的相速度與光線速度
2.2.3 晶體中E與D的關系
2.3 晶體的菲涅耳方程
2.3.1 波矢菲涅耳方程
2.3.2 光線菲涅耳方程
2.4 折射率橢球方程
2.4.1 折射率橢球
2.4.2 單軸晶體的折射率橢球
2.4.3 雙軸晶體的折射率橢球
2.5 光在單軸晶體中的傳播規(guī)律
2.5.1 波矢菲涅耳方程的解
2.5.2 o光和e光的振動方向
2.5.3 e光的離散角
2.6 波矢折射率曲面與光線折射率曲面
2.6.1 波矢折射率曲面方程
2.6.2 光線折射率曲面方程
2.6 .3激光倍頻
2.7 波矢曲面方程與光線曲面方程
2.7.1 波矢面方程
2.7.2 光線面方程
2.8 波矢速度面與光線速度面
2.8.1 波矢速度面方程
2.8.2 光線速度面方程
2.9 光在晶體表面的反射與折射
2.9.1 雙反射與雙折射
2.9.2 斯涅耳作圖法
2.9.3 惠更斯作圖法
2.10 雙軸晶體產生的錐形折射
2.10.1 內錐形折射
2.10.2 外錐形折射
小結2
應用實例2
習題2
第3章 介質對光的吸收、色散與散射
3.1 光與物質相互作用的經典理論
3.1.1 電磁理論
3.1.2 色散與吸收曲線
3.2 介質對光的吸收
3.2.1 吸收定律
3.2.2 吸收光譜
3.3 介質對光的色散
3.3.1 正常色散與反常色散
3.3.2 光在色散介質中的傳播
3.3.3 色散率
3.4 介質對光的散射
3.4.1 光的散射及其形成原因
3.4.2 散射的種類
小結3
應用實例3
習題3
第4章 光的干涉理論與應用
4.1 產生干涉的條件
4.1.1 干涉的基本條件
4.1.2 實現干涉的基本方法
4.1.3 干涉場強度分布
4.2 楊氏雙縫干涉
4.2.1 楊氏雙縫干涉的原理
4.2.2 楊氏雙縫干涉的強度分布
4.2.3 其他分波前干涉
4.3 等傾干涉
4.3.1 等傾干涉的原理
4.3.2 等傾干涉圖樣
4.4 等厚干涉
4.4.1 等厚干涉的原理
4.4.2 等厚干涉圖樣
4.5 影響干涉條紋對比度的因素
4.5.1 光源大小的影響
4.5.2 光源非單色性的影響
4.5.3 兩相干光波振幅比的影響
4.6 雙光束干涉儀
4.6.1 平面干涉儀
4.6.2 球面干涉儀
4.6.3 邁克爾遜干涉儀
4.6.4 泰曼干涉儀
4.6.5 馬赫-澤德干涉儀
4.7 多光束干涉
4.7.1 多光束干涉的強度分布
4.7.2 多光束干涉圖樣的特點
4.7.3 透射光的特點
4.8 法布里-珀羅干涉儀
4.8.1 法布里-珀羅干涉儀的結構與原理
4.8.2 法布里-珀羅干涉儀的應用
4.9 單層光學薄膜
4.9.1 單層膜的反射率
4.9.2 單層膜的種類
4.10 多層介質膜
4.10.1 等效折射率
4.10.2 多層介質膜的反射率
4.10.3 常用多層介質膜
4.10.4 多層介質膜應用
小結4
應用實例4
習題4
第5章 光的衍射理論與應用
5.1 惠更斯-菲涅耳原理
5.1.1 惠更斯原理
5.1.2 惠更斯-菲涅耳原理概述
5.1.3 菲涅耳波帶法
5.2 基爾霍夫衍射理論
5.2.1 亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理
5.2.2 菲涅耳一基爾霍夫衍射公式
5.2.3 基爾霍夫衍射公式的近似
5.3 夫瑯禾費衍射
5.3.1 夫瑯禾費衍射裝置
5.3.2 透鏡的位相變換作用
5.4.處理衍射用傅里葉變換與有關函數
5.4.1 傅里葉變換簡介
5.4.2 常用函數的傅里葉變換對
5.4.3 傅里葉變換定理
5.4.4 卷積及其性質
5.4.5 函數及其性質
5.5 照明函數和孔徑函數的具體表達形式
5.5.1 照明函數的具體表達形式
5.5.2 常用函數的定義及其傅里葉變換頻譜
5.5.3 孔徑函數的具體表示
5.6 利用傅里葉變換處理夫瑯禾費衍射
5.6.1 單縫衍射
5.6.2 雙縫衍射
5.6.3 矩形孔衍射
5.6.4 圓孔衍射
5.6.5 圓盤衍射
5.7 衍射光柵
5.7.1 光柵衍射
5.7.2 光柵的分光本領
5.8 閃耀光柵
5.8.1 閃耀光柵的結構
5.8.2 閃耀光柵的分光原理
小結5
應用實例5
習題5
第6章 光的偏振理論與應用
6.1 偏振光概述
6.1.1 自然光與偏振光
6.1.2 獲得偏振光的方法
6.1.3 偏振度
6.1.4 馬呂斯定律與消光比
6.2 正交偏振光的疊加
6.2.1 橢圓偏振光
6.2.2 偏振橢圓分析
6.3 偏振光學元件
6.3.1 偏振棱鏡
6.3.2 波片
6.3.3 補償器
6.3.4 偏振光檢驗
6.4 偏振光與偏振光學元件的矩陣表示
6.4.1 偏振光的矩陣表示
6.4.2 偏振器件的矩陣表示
6.4.3 瓊斯矩陣的應用
6.5 偏振光的干涉
6.5.1 平行偏振光的干涉
6.5.2 會聚偏振光的干涉
6.6 物質的旋光效應
6.6.1 物質的旋光效應概述
6.6.2 物質旋光效應的解釋
6.6.3 科紐棱鏡
6.7 磁光效應
6.7.1 法拉第效應
6.7.2 磁致旋光效應的解釋
6.7.3 法拉第效應應用舉例
6.8 電光效應
6.8.1 電致折射率變化
6.8.2 KDP晶體的電光效應
6.8.3 LiNb03晶體的電光效應
6.8.4 縱向電光效應和橫向電光效應
6.8.5 電光效應應用
小結6
應用實例6
習題6
術語英-漢索引
習題參考答案
參考文獻
人們都知道，沒有光，人和動植物將不能生存。那么，光是什么？這個問題一直是科學家們研究和探討的，至今為止，人們對光的本質的認識仍然在繼續(xù)著。
經過漫長的發(fā)展過程，在17世紀下半葉，對光的認識有了兩種針鋒相對的觀點：一種是以牛頓（Newton，1642-1727）為代表的微粒說，另一種是以惠更斯1629-16951為代表的波動說。微粒說認為，光是由光源飛出來的微粒流，光在介質中傳播時，光速的變化是介質對微粒產生弓}力的結果，并預言光在密度大的介質中的傳播速度大于光在密度小的介質中的傳播速度。波動說則認為，光是類似于水波、聲波在“以太”中傳播的彈性波，并認為光在密度大的介質中的傳播速度小于光在密度小的介質中的傳播速度。無論是微粒說，還是波動說，都對光的反射、折射等現象進行了解釋，但在折射定律的解釋上卻存在著明顯的分歧。由于在當時牛頓威望很高，多數人都接受了牛頓的觀點，因而18世紀微粒說占主導地位。
到了19世紀，楊和菲涅耳對波動說的發(fā)展起到了決定性作用。1801年，楊氏做了雙縫干涉實驗，并第一次成功地測定了光的波長。1815年，菲涅耳用楊氏干涉原理補充了惠更斯原理，形成了菲涅耳·惠更斯原理。運用這個原理不僅可以解釋光在均勻介質中的直線傳播，而且還能解釋光通過障礙時所發(fā)生的衍射現象。因此，它是波動光學的一個重要原理。1808年，馬呂發(fā)現了光在兩種介質的界面上反射時的偏振現象，隨后菲涅耳和阿喇果對光的偏振現象和偏振光的產生進行了研究。為了解釋這些現象，楊氏在1817年提出了光波是橫波的假設。橫波的假設很好地解釋了光的偏振現象。但這時仍然把光波看作是在“以太”中傳播的彈性波，至于“以太”是什么，仍難自圓其說，這樣波動理論存在的問題也就顯露出來。
1845年，法拉第發(fā)現了光的振動面在強磁場中的旋轉，揭示了光學現象和電磁現象的內在聯系。1856年，韋伯和柯爾勞斯在做電學實驗時發(fā)現，電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度。從這些現象中人們得到啟示，即在研究光學現象時，必須和其他物理現象聯系起來考慮。
對光波動的完整理論描述是在19世紀中葉，1865年，麥克斯韋在總結前人研究工作的基礎上，建立了電磁理論，預言了電磁波的存在，指出光也是一種電磁波。通過解波動方程，得到刀的麥克斯韋關系式。這表明，介質的光學常數與電學常數和磁學常數有著內在的聯系。
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