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第Ⅰ部分 电磁光学 1

第一章 定义和基本现象 1

1.1 光学的对象 1

1.2 光源 2

1.3 光的传播——光线——衍射 2

1.4 单色辐射和多色辐射 5

1.5 光速和折射率 6

1.6 波面和光程 7

1.7 惠更斯和斯涅耳作图法 8

1.8 电磁辐射能量的定义 13

1.9 与辐射能有关的物体性质 17

1.10 关于光的本性的理论 19

1.11 光的波动性 20

1.12 干涉 22

1.13 光的横波性质——光的偏振 30

1.14 光的粒子性——光子 33

1.15 一些基本概念的正确性 34

习题 35

第二章 电磁波 40

2.1 麦克斯韦方程 40

2.2 自由空间的电磁波 44

2.3 自由空间的正弦电磁波 49

2.4 在均匀各向同性电介质中的电磁波 52

2.5 均匀欧姆导体中的电磁波 53

2.6 电磁波从一种介质到另一种介质的传播 56

2.7 辐射压力 58

2.8 光的电磁理论 59

习题 62

第三章 各向同性透明介质的电磁光学 64

3.1 反射和折射的几何定律 64

3.2 反射系数和透射系数的计算 66

3.3 菲涅耳公式的讨论 68

3.4 能量的反射和透射 76

3.5 在各向同性吸收介质上的反射 79

3.6 实验验证和应用 82

3.7 由平面镜垂直反射形成的驻波 85

3.8 斜反射产生的行波 89

3.9 波导 92

3.10 共振腔 95

3.11 驻波和导波的应用 97

习题 100

第四章 各向异性透明介质的电磁光学 103

4.1 各向异性介质的几何光学 103

4.2 波法线和光线 105

4.3 在各向异性介质中的平面电磁波 108

4.4 折射率方程——折射率曲面 110

4.5 实验证明 114

4.6 波面 116

4.7 惠更斯作图法的特殊情况 117

4.8 双折射偏振 121

4.9 折射率椭球 122

4.10 全反射——折射率的测量 127

4.11 折射率椭球和晶体的对称性 128

4.12 偏振棱镜 129

4.13 吸收晶体 131

4.14 晶体的反射系数 132

习题 132

第五章 波动辐射的传播、衍射 136

5.1 波动方程和几何光学的方程 136

5.2 聚焦的波 139

5.3 惠更斯、菲涅耳、基尔霍夫研究波传播的方法 140

5.4 自由波的传播——菲涅耳波带 142

5.5 衍射现象的分类 146

5.6 巴俾涅（Babinet）定理 149

5.7 无限直边的阴影 150

5.8 圆孔和圆屏轴线上的照度 153

5.9 光学成象中的衍射 156

5.10 矩形孔的衍射 158

5.11 圆孔的衍射 164

5.12 应用 167

5.13 光学仪器的分辨本领 168

5.14 无限衍射中傅里叶变换的应用 173

5.15 用衍射观察位相结构 177

5.16 多个相同开孔或光屏的衍射 181

5.17 全息照相 183

习题 185

第六章 两束波干涉装置及其应用 188

A．自然光的干涉 188

6.1 非定域干涉条纹 188

6.2 定域干涉条纹 192

6.3 透明平行平板的干涉。等倾条纹 194

6.4 变厚度透明薄板的干涉。等厚条纹 201

6.5 空气薄板的等厚条纹 203

6.6 关于干涉条纹定域性的推广 208

6.7 点光源概念 211

6.8 相干性 213

6.9 迈克耳孙干涉仪 215

6.10 波列——纵向相干性 218

6.11 白光干涉 223

6.13 在测量光程及其变化中干涉的应用 227

6.12 白光干涉条纹的光谱分析 227

6.14 表面结构的研究 231

6.15 折射率的测量 233

6.16 微小长度变化的测量 234

B．偏振光干涉 236

6.17 菲涅耳-阿喇戈实验 236

6.18 光束通过双折射平行平板不分成两束光的情形 237

6.19 在起偏器与检偏器之间的平行光中放置双折射板产生的干涉 238

6.20 白光现象 241

6.21 偏振光干涉的应用 243

6.22 在会聚偏振光中双折射板引起的干涉 245

习题 247

第七章 多束波干涉 251

7.1 多束波干涉现象的一般特征 251

7.2 透明板上的多次反射 251

7.3 透明表面反射系数的改变 255

7.4 空气层的干涉条纹。法布里-珀罗干涉仪 257

7.5 干涉滤波器 262

7.6 多层结构——介质膜反射镜 263

7.7 一组等距等宽狭缝在无限远处的衍射 264

7.8 线光栅 269

7.9 光栅用于分离各种波长 276

7.10 射电干涉仪 278

7.11 白光的组成 280

7.12 周期结构物体的象的形成 281

7.13 二维光栅 285

7.14 三维光栅——晶体的X射线衍射 288

7.15 测量晶面间隔的方法 294

7.16 晶体中衍射极大的强度 296

7.17 李普曼（Lippman）彩色照相术 298

习题 299

第八章 光的偏振态 305

8.1 定义 305

8.2 椭圆偏振光 306

8.3 特殊情形 309

8.4 直线振动方位的确定 313

8.5 物质的旋光性 317

8.6 已知方位的椭圆振动的分析 321

8.7 一般椭圆振动的分析 325

8.8 部分偏振光 331

习题 332

第九章 光速和狭义相对论 336

9.1 相速度和信号速度 336

9.2 相速度的测量 336

9.3 信号速度的测量 337

9.4 结果 338

9.5 运动介质中的光速 339

9.6 光源与观察者相对运动的影响 340

9.7 绝对运动——迈克耳孙-莫雷实验 342

9.8 空间和时间的相对性。洛伦兹变换 344

9.9 洛伦兹变换的运动学结果 346

9.10 在光学中的应用 350

9.11 狭义相对论的几个动力学结果 352

习题 355