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绪论1

第1章 光的电磁理论4

1.1 光的电磁波性质4

1.2 单色平面波和球面波6

1.2.1 单色平面波的表示6

1.2.2 单色平面电磁波的性质9

1.2.3 单色球面波9

1.3 光源和光的辐射11

1.3.1 光源11

1.3.2 光辐射的经典模型11

1.3.3 辐射能12

1.3.4 实际光波13

1.4 光在介质分界面上的反射和折射14

1.4.1 反射定律和折射定律14

1.4.2 菲涅耳公式15

1.4.3 菲涅耳公式的讨论17

1.4.4 反射率和透射率19

1.5 全反射和隐失波21

1.5.1 反射系数和位相变化21

1.5.2 隐失波22

1.5.3 全反射应用举例23

1.6 光波在金属表面的透射和反射24

1.6.1 金属中的透射波25

1.6.2 金属表面的反射26

1.7 光的吸收、色散和散射27

1.7.1 光的吸收28

1.7.2 光的色散29

1.7.3 光的散射33

1.8 单色光波的叠加和干涉35

1.8.1 叠加原理35

1.8.2 两个同频光波的叠加和干涉35

1.8.3 光驻波36

1.9 不同频率光波的叠加38

1.9.1 光拍38

1.9.2 光的相速度和群速度39

1.10 复杂波的分解41

1.10.1 周期性波的分析41

1.10.2 非周期性波的分析42

1.11 本章小结44

思考题46

习题46

第2章 光的干涉及其应用49

2.1 实际光波的干涉及其实现方法49

2.1.1 干涉条件49

2.1.2 光波分离方法50

2.2 杨氏干涉实验51

2.3 分波前法干涉的其他实验装置54

2.4 干涉条纹的对比度56

2.4.1 光源大小的影响57

2.4.2 光源非单色性影响59

2.4.3 两相干光波振幅比的影响61

2.5 平行平板产生的干涉63

2.5.1 条纹的定域63

2.5.2 等倾条纹64

2.6 楔形平板产生的干涉67

2.6.1 定域面和定域深度67

2.6.2 楔形平板产生的等厚条纹68

2.6.3 等厚条纹的应用69

2.7 迈克耳孙干涉仪72

2.8 多光束干涉74

2.8.1 强度分布公式75

2.8.2 强度公式讨论76

2.8.3 法布里-珀罗干涉仪77

2.8.4 法布里-珀罗干涉仪的应用78

2.9 多光束干涉原理在薄膜理论中的应用81

2.9.1 单层膜82

2.9.2 双层膜和多层膜85

2.9.3 干涉滤光片89

2.10 本章小结92

思考题94

习题94

第3章 光的衍射与现代光学97

3.1 惠更斯-菲涅耳原理98

3.2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射99

3.2.1 两类衍射现象的特点100

3.2.2 衍射的近似计算公式100

3.2.3 夫琅禾费衍射与傅里叶变换102

3.3 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射103

3.3.1 圆孔衍射与半波带法103

3.3.2 圆屏的菲涅耳衍射105

3.3.3 菲涅耳波带片106

3.4 夫琅禾费单缝衍射109

3.4.1 夫琅禾费衍射实验装置109

3.4.2 单缝衍射光强分布公式110

3.4.3 单缝衍射公式的讨论111

3.4.4 单缝衍射的应用112

3.5 夫琅禾费矩孔衍射113

3.6 夫琅禾费圆孔衍射与成像仪器的分辨本领115

3.6.1 夫琅禾费圆孔衍射115

3.6.2 光学成像仪器中的衍射现象118

3.6.3 成像仪器的分辨本领118

3.7 多缝的夫琅禾费衍射123

3.7.1 光强分布公式124

3.7.2 光强公式的讨论125

3.8 衍射光栅128

3.8.1 光栅的分光性能129

3.8.2 其他光栅131

3.9 全息照相134

3.9.1 什么是全息照相134

3.9.2 全息照相原理136

3.9.3 全息照相的应用139

3.10 光信息处理141

3.10.1 阿贝成像理论和阿贝-波特实验141

3.10.2 光信息处理举例143

3.11 本章小结146

思考题148

习题149

第4章 光的偏振和偏振器件151

4.1 从自然光获得线偏振光151

4.1.1 自然光与偏振光151

4.1.2 从自然光获得线偏振光的方法152

4.1.3 马吕斯定律和消光比154

4.2 晶体的双折射155

4.2.1 双折射现象的规律155

4.2.2 晶体的各向异性与电磁理论156

4.2.3 用惠更斯原理说明双折射现象159

4.3 晶体光学器件160

4.3.1 偏振棱镜160

4.3.2 波片162

4.4 椭圆偏振光和圆偏振光164

4.4.1 振动互相垂直的线偏振光的叠加164

4.2.2 几种特殊情况的讨论165

4.4.3 椭圆（圆）偏振光的旋向166

4.4.4 利用全反射产生椭圆偏振光和圆偏振光166

4.5 偏振光和偏振器件的矩阵表示168

4.5.1 琼斯矢量168

4.5.2 偏振器件的矩阵表示169

4.6 偏振光的干涉及其应用173

4.6.1 偏振光干涉原理173

4.6.2 光测弹性方法175

4.6.3 电光效应及光调制176

4.7 旋光178

4.7.1 测量旋光的装置及旋光规律178

4.7.2 旋光现象的解释179

4.7.3 磁致旋光效应180

4.8 本章小结181

思考题183

习题184

附录A傅里叶级数、傅里叶积分和傅里叶变换186

附录B贝塞尔函数190

附录C与物理光学相关的诺贝尔物理学奖193

习题答案194

参考文献197