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0绪论1

1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γ23

1.4.4放大率三角形23

1.5共轴球面系统成像24

1.5.1共轴球面系统的定义与性质24

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35

1.5.6物空间和像空间35

1.6光阑37

1.6.1孔径光阑和视场光阑37

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38

1.6.4视场光阑 入射窗和出射窗40

1.7光学仪器43

1.7.1眼睛43

1.7.2放大镜46

1.7.3投影仪器47

1.7.4照相机48

1.7.5显微镜51

1.7.6望远镜52

1.7.7目镜53

1.8像差55

1.8.1像差概述55

1.8.2球面像差55

1.8.3彗形像差57

1.8.4像散和像场弯曲58

1.8.5畸变59

1.8.6色差59

习题60

2光度学的基本概念65

2.1光通量65

2.2发光强度66

2.3照度67

2.4亮度 发光表面所产生的照度68

2.5量度单位70

2.6经过光学系统的光通量71

习题72

3光的干涉73

3.1光的干涉现象73

3.2线性叠加原理和相干条件74

3.2.1电磁场的线性叠加原理74

3.2.2电磁波平均能流密度和光强74

3.2.3叠加区域中的场强和光强，相干条件74

3.3杨氏实验的分析76

3.3.1相干条件的满足76

3.3.2观察屏上光强的讨论77

3.4一些实际问题的考虑79

3.4.1条纹对比度79

3.4.2时间相干性——相干长度和相干时间80

3.4.3空间相干性84

3.5实现干涉的方法87

3.5.1波前分割法87

3.5.2振幅分割法89

3.6迈克耳孙干涉仪94

3.6.1仪器的结构95

3.6.2仪器的等效光路96

3.6.3等倾干涉条纹的特征96

3.6.4几种振幅分割的干涉仪99

3.6.5傅里叶变换分光计99

3.7多光束干涉101

3.7.1多光束干涉的原理101

3.7.2多光束干涉仪的结构和条纹特征104

3.7.3自由光谱程和分辨本领106

3.7.4激光器的谐振腔108

习题109

4光的衍射112

4.1光的衍射现象112

4.2衍射的分类114

4.3惠更斯-菲涅耳原理115

4.4菲涅耳衍射116

4.4.1球面波的自由传播116

4.4.2圆孔衍射122

4.4.3圆屏衍射124

4.4.4菲涅耳波带片124

4.5夫琅和费衍射127

4.5.1平行光照明时的单缝衍射127

4.5.2圆孔衍射133

4.5.3远区场衍射和近区场衍射135

4.6分辨本领136

4.6.1望远镜的分辨本领136

4.6.2显微镜的分辨本领138

4.6.3衍射受限光学系统139

4.7衍射光栅139

4.7.1结构与作用139

4.7.2光栅强度公式的推导140

4.7.3强度分布曲线的规律142

4.7.4光谱分析元件的三个参数145

4.7.5其他形式的光栅方程式和闪耀光栅146

4.7.6振幅矢量图147

4.7.7光栅的应用150

习题150

5光的偏振153

5.1有关偏振光的一些概念153

5.1.1光的偏振性153

5.1.2光的偏振结构155

5.1.3自然光156

5.1.4部分偏振光157

5.2各种偏振状态的数学表达式158

5.2.1直线偏振光158

5.2.2圆偏振光159

5.2.3椭圆偏振光161

5.3偏振光的强度163

5.3.1偏振器163

5.3.2马吕斯定律163

5.4反射、折射产生偏振光165

5.4.1菲涅耳公式165

5.4.2反射率和透射率166

5.4.3反射、折射时的偏振现象167

5.4.4半波损失的解释169

5.5二向色性物质产生偏振光172

5.5.1线型光栅偏振器172

5.5.2二色性晶体172

5.5.3人造偏振片173

5.6散射产生偏振173

5.6.1散射的分类173

5.6.2瑞利散射定律174

5.6.3散射光的偏振状态174

5.7利用双折射产生偏振光175

5.7.1双折射现象的基本概念175

5.7.2单轴晶体中双折射现象的解释177

5.7.3寻常光和非常光的相对光强180

5.7.4双折射偏振器182

5.8相位延迟器——波片185

5.8.1相位延迟作用185

5.8.2全波片186

5.8.3半波片187

5.8.4 1/4波片188

5.8.5可变相位延迟板189

5.9光波偏振态的定性分析190

5.10偏振光的干涉191

5.10.1实验装置及现象192

5.10.2偏振光干涉的强度公式192

5.10.3实验现象的解释 显色偏振193

5.10.4会聚偏振光的干涉194

5.11旋光性196

5.11.1旋光现象196

5.11.2旋光性的解释197

5.11.3菲涅耳假设的实验证明198

5.12感应的光效应199

5.12.1光弹效应199

5.12.2电光效应200

5.12.3法拉第效应201

5.12.4液体中的各向异性——液晶202

习题204

6光的量子现象207

6.1热辐射 普朗克公式207

6.1.1热辐射 基尔霍夫定律207

6.1.2黑体辐射以及经典理论208

6.1.3腔内电磁辐射的模式推导211

6.1.4普朗克的量子假说 普朗克公式212

6.1.5光测高温法214

6.2光电效应 爱因斯坦方程215

6.2.1光电效应的实验规律216

6.2.2经典波动理论的困难217

6.2.3光量子 爱因斯坦方程218

6.2.4光电效应的应用219

6.3康普顿效应220

6.3.1康普顿效应的实验定律220

6.3.2康普顿效应的理论解释221

6.4光的波粒二象性223

6.4.1德布罗意波223

6.4.2几率波224

6.4.3不确定关系式225

习题226

7近代光学的一些课题228

7.1激光228

7.1.1光的自发辐射、受激吸收和受激辐射228

7.1.2光在介质中的增益232

7.1.3光振荡条件234

7.1.4纵模和横模235

7.1.5激光器的种类238

7.1.6激光的应用239

7.2全息照相240

7.2.1全息照相的特点240

7.2.2全息照相的基本原理240

7.2.3全息图的几种类型243

7.2.4全息干涉计量246

7.3光信息处理初步247

7.3.1预备知识247

7.3.2阿贝成像理论250

7.3.3阿贝-波特实验与空间滤波251

7.3.4光信息处理的应用252

7.4非线性光学255

7.4.1非线性光学概述255

7.4.2几种非线性效应256

习题261

习题参考答案263

参考书目267