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绪论1

第一章 几何光学4

1.1 几何光学的基本定律4

1.1.1 光线4

1.1.2 光的反射定律和折射定律4

1.1.3 光的可逆性原理8

1.1.4 费马原理8

1.1.5 棱镜的色散作用9

1.2 成像的基本概念12

1.2.1 同心光束与物像关系12

1.2.2 物像的分类12

1.3 单个球面的折射及反射成像14

1.3.1 符号规则14

1.3.2 单球面折射成像公式的推导14

1.3.3 单球面反射成像公式的推导19

1.4 球面折射的三种放大率20

1.4.1 线放大率β20

1.4.2 轴向放大率α22

1.4.3 角放大率γ22

1.4.4 放大率三角形23

1.5 共轴球面系统成像23

1.5.1 共轴球面系统的定义与性质23

1.5.2 共轴球面系统的基点24

1.5.3 共轴球面系统成像问题的解法26

1.5.4 共轴球面系统基点的求法29

1.5.5 共轴球面系统的物像关系34

1.5.6 物空间和像空间36

1.6 光阑36

1.6.1 孔径光阑和视场光阑36

1.6.2 孔径光阑 入射光瞳和出射光瞳37

1.6.3 光学系统中孔径光阑的求法39

1.6.4 视场光阑 入射窗和出射窗41

1.7 光学仪器43

1.7.1 眼睛44

1.7.2 放大镜47

1.7.3 投影仪器48

1.7.4 照相机49

1.7.5 显微镜50

1.7.6 望远镜53

1.7.7 目镜54

1.8 像差56

1.8.1 像差概述56

1.8.2 球面像差56

1.8.3 彗形像差57

1.8.4 像散和像场弯曲59

1.8.5 畸变60

1.8.6 色差60

习题61

第二章 光度学的基本概念67

2.1 光通量67

2.2 发光强度68

2.3 照度69

2.4 亮度 发光表面所产生的照度69

2.5 量度单位72

2.6 经过光学系统的光通量73

习题74

第三章 光的干涉75

3.1 光的干涉现象75

3.2 线性叠加原理和相干条件75

3.2.1 电磁场的线性叠加原理75

3.2.2 电磁波平均能流密度和光强76

3.2.3 叠加区域中的场强和光强，相干条件76

3.3 杨氏实验的分析77

3.3.1 相干条件的满足77

3.3.2 观察屏上光强的讨论79

3.4 一些实际问题的考虑81

3.4.1 条纹对比度81

3.4.2 时间相干性——相干长度和相干时间82

3.4.3 空间相干性85

3.5 实现干涉的方法89

3.5.1 波前分割法89

3.5.2 振幅分割法90

3.6 迈克耳孙干涉仪96

3.6.1 仪器的结构97

3.6.2 仪器的等效光路97

3.6.3 等倾干涉条纹的特征98

3.6.4 几种振幅分割的干涉仪101

3.6.5 傅里叶变换分光计102

3.7 多光束干涉103

3.7.1 多光束干涉的原理103

3.7.2 多光束干涉仪的结构和条纹特征107

3.7.3 自由光谱程和分辨本领109

3.7.4 激光器的谐振腔110

习题111

第四章 光的衍射115

4.1 光的衍射现象115

4.2 衍射的分类117

4.3 惠更斯-菲涅耳原理118

4.4 菲涅耳衍射119

4.4.1 球面波的自由传播120

4.4.2 圆孔衍射125

4.4.3 圆屏衍射127

4.4.4 波带片127

4.5 夫琅和费衍射131

4.5.1 平行光照明时的单缝衍射131

4.5.2 圆孔衍射136

4.5.3 远区场衍射和近区场衍射138

4.6 分辨本领139

4.6.1 望远镜的分辨本领140

4.6.2 显微镜的分辨本领141

4.6.3 衍射受限光学系统142

4.8 衍射光栅143

4.7.1 结构与作用143

4.7.2 光栅强度公式的推导143

4.7.3 强度分布曲线的规律145

4.7.4 光谱分析元件的三个参数148

4.7.5 其他形式的光栅方程式和闪耀光栅150

4 7.6 振幅矢量图151

4.7.7 光栅的应用153

习题154

第五章 光的偏振157

5.1 有关偏振光的一些概念157

5.1.1 光的偏振性157

5.1.2 光的偏振结构159

5.1.3 自然光160

5.1.4 部分偏振光161

5.2 各种偏振状态的数学表示式162

5.2.1 直线偏振光162

5.2.2 圆偏振光163

5.2.3 椭圆偏振光165

5.3 偏振光的强度167

5.3.1 偏振器167

5.3.2 马吕斯定律167

5.4 反射折射产生偏振光169

5.4.1 菲涅耳公式169

5.4.2 反射率和透射率170

5.4.3 反射、折射时的偏振现象171

5.4.4 半波损失的解释174

5.5 二向色性物质产生偏振光176

5.5.1 线型光栅偏振器176

5.5.2 二色性晶体177

5.5.3 人造偏振片177

5.6 散射产生偏振177

5.6.1 散射的分类177

5.6.2 瑞利散射定律178

5.6.3 散射光的偏振状态178

5.7 利用双折射产生偏振光179

5.7.1 双折射现象的基本概念179

5.7.2 单轴晶体中双折射现象的解释181

5.7.5 寻常光和非常光的相对光强185

7.7.4 双折射偏振器186

5.8 位相延迟器——波片189

5.8.1 位相延迟作用189

5.8.2 全波片190

5.8.3 半波片（1/2波片）191

5.8.4 1/4波片192

5.8.5 可变位相延迟板193

5.9 光波偏振态的定性分析194

5.10 偏振光的干涉196

5.10.1 实验装置及现象196

5.10.2 偏振光干涉的强度公式197

5.10.3 实验现象的解释 显色偏振198

5.10.4 会聚偏振光的干涉199

5.11 旋光性201

5.11.1 旋光现象201

5.11.2 旋光性的解释202

5.11.3 菲涅耳假设的实验证明203

5.12 感应的光效应204

5.12.1 光弹效应204

5.12.2 电光效应205

5.12.3 法拉第效应206

5.12.4 液体中的各向异性——液晶207

习题209

第六章 光的量子现象212

6.1 热辐射 普朗克公式212

6.1.1 热辐射 基尔霍夫定律212

6.1.2 黑体辐射以及经典理论213

6.1.3 腔内电磁辐射的模式推导216

6.1.4 普朗克的量子假说 普朗克公式217

6.1.5 光测高温法218

6.2 光电效应 爱因斯坦方程220

6.2.1 光电效应的实验规律220

6.2.2 经典波动理论的困难222

6.2.3 光量子 爱因斯坦方程222

6.2.4 光电效应的应用224

6.3 康普顿效应225

6.3.1 康普顿效应的实验定律225

6.3.2 康普顿效应的理论解释226

6.4 光的波粒二象性227

6.4.1 德布罗意波227

6.4.2 几率波229

6.4.3 测不准关系式230

习题231

第七章 近代光学的一些课题233

7.1 激光233

7.1.1 光的自发辐射、受激吸收和受激辐射233

7.1.2 光在介质中的增益237

7.1.3 光振荡条件239

7.1.4 纵模和横模240

7.1.5 激光器的种类243

7.1.6 激光的应用244

7.2 全息照相245

7.2.1 全息照相的特点245

7.2.2 全息照相的基本原理246

7.2.3 全息图的几种类型248

7.2.4 全息干涉计量251

7.3 光信息处理初步252

7.3.1 预备知识253

7.3.2 阿贝成像理论255

7.3.3 阿贝-波特实验与空间滤波257

7.3.4 光信息处理的应用258

7.4 非线性光学261

7.4.1 非线性光学概述261

7.4.2 几种非线性效应261

习题266

部分习题答案268

主要参考书目273