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绪论 1

1．光的本性 1

2．光源和光谱 3

3．光学的研究对象、分支与应用 7

第一章 几何光学 10

1 几何光学基本定律 10

1．1 几何光学三定律 10

1．2 全反射 14

1．3 棱镜与色散 16

1．4 光的可逆性原理 19

思考题 21

习题 22

2 惠更斯原理 25

2．1 波的几何描述 26

2．2 惠更斯原理的表述 26

2．3 对反射定律和折射定律的解释 27

2．4 直线传播问题 30

思考题 32

习题 32

3 费马原理 33

3．1 光程 33

3．2 费马原理的表述 34

3．3 由费马原理推导几何光学三定律 37

习题 38

4 成像 39

4．1 实像与虚像 实物与虚物 39

4．2 物方和像方 物与像的共轭性 41

4．3 物像之间的等光程性 42

4．4 等光程面 43

思考题 45

习题 46

5 共轴球面组傍轴成像 46

5．1 光在单个球面上的折射 46

5．2 轴上物点成像 焦距、物像距公式 48

5．3 傍轴物点成像与横向放大率 51

5．4 逐次成像 53

5．5 拉格朗日-亥姆霍兹定理 54

思考题 54

习题 55

6 薄透镜 57

6．1 焦距公式 57

6．2 成像公式 59

6．3 密接薄透镜组 61

6．4 焦面 63

6．5 作图法 64

6．6 透镜组成像 65

思考题 68

习题 69

7 理想光具组理论 71

7．1 理想成像与共线变换 71

7．2 共轴理想光具组的基点和基面 73

7．3 物像关系 75

7．4 理想光具组的联合 77

思考题 82

习题 82

8 光学仪器 84

8．1 投影仪器 84

8．2 照相机 85

8．3 眼睛 86

8．4 放大镜和目镜 89

8．5 显微镜 91

8．6 望远镜 94

8．7 棱镜光谱仪 95

思考题 97

习题 97

9 光阑 98

9．1 孔径光阑 入射光瞳和出射光瞳 98

9．2 视场光阑 入射窗和出射窗 102

习题 104

10 像差 106

10．1 像差概述 106

10．2 球面像差 107

10．3 彗形像差 109

10．4 正弦条件和齐明点 110

10．5 像散和像场弯曲 112

10．8 畸变 113

10．7 色像差 115

10．8 小结 119

思考题 119

习题 120

11 光度学基本概念 120

11．1 辐射能通量和光通量 120

11．2 发光强度和亮度 124

11．3 余弦发射体和定向发射体 126

11．4 照度 128

11．5 光度学单位的定义 130

习题 132

12 像的亮度、照度和主观亮度 133

12．1 像的亮度 133

12．2 像的照度 135

12．3 主观亮度 137

思考题 138

习题 138

第二章 波动光学基本原理 140

1 定态光波与复振幅描述 140

1．1 波动概述 140

1．2 定态光波的概念 142

1．3 复振幅描述 144

1．4 平面波和球面波的复振幅 145

1．5 强度的复振辐表示 146

思考题 147

习题 147

2 波前 148

2．1 波前的概念 148

2．2 傍轴条件与远场条件(轴上物点) 151

2．3 傍轴条件与远场条件(轴外物点) 154

2．4 高斯光束 157

思考题 158

习题 159

3 波的迭加和波的干涉 160

3．1 波的迭加原理 160

3．2 波的干涉与相干条件 162

3．3 普通光源发光微观机制的特点 164

3．4 干涉条纹的反衬度及其与振幅比的关系 167

3．5 线性光学系统 168

思考题 168

习题 169

4 两个点源的干涉 169

4．1 两列球面波的干涉场 169

4．2 杨氏实验 172

4．3 两束平行光的干涉场 177

思考题 179

习题 180

5 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理 182

5．1 光的衍射现象 182

5．2 惠更斯-菲涅耳原理 186

5．3 巴俾涅原理 191

5．4 衍射的分类 192

思考题 193

6 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射 194

6．1 实验现象 194

6．2 半波带法 196

6．3 矢量图解法 199

6．4 菲涅耳波带片 202

思考题 206

习题 207

7 夫琅和费单缝和矩孔衍射 209

7．1 实验装置和实验现象 209

7．2 单缝衍射的强度公式 210

7．3 矩孔衍射的强度公式 214

7．4 单缝衍射因子的特点 216

7．5 衍射反比关系意义的探讨 222

思考题 223

习题 224

8 光学仪器的像分辨本领 225

8．1 夫琅和费圆孔衍射 225

8．2 望远镜的分辨本领 228

8．3 球面波照明条件下像面接收的夫琅和费衍射 231

8．4 显微镜的分辨本领 232

思考题 234

习题 235

9 光的横波性与五种偏振态 235

9．1 偏振现象与光的横波性 236

9．2 偏振片 238

9．3 自然光 239

9．4 线偏振光 240

9．5 部分偏振光 241

9．6 圆偏振光 242

9．7 椭圆偏振光 243

思考题 244

习题 245

10 光在电介质表面的反射和折射 菲涅耳公式 245

10．1 菲涅耳反射折射公式 246

10．2 反射率和透射率 248

10．3 斯托克斯的倒逆关系 252

10．4 位相关系与半波损问题 252

10．5 反射、折射时的偏振现象 257

10．6 从电磁理论推导光的反射、折射定律和菲涅耳公式 258

10．7 全反射与衰逝波 261

思考题 262

习题 264

第三章 干涉装置 光场的时空相干性 267

1 分波前干涉装置 光场的空间相干性 268

1．1 各种分波前干涉装置 268

1．2 条纹形状与间距 271

1．3 干涉条纹的移动 272

1．4 光源宽度对干涉条纹反衬度的影响 274

1．5 光场的空间相干性 278

思考题 281

习题 282

2 薄膜干涉(一)——等厚条纹 284

2．1 薄膜干涉概述 284

2．2 薄膜表面的等厚条纹 286

2．3 楔形薄膜的等厚条纹 288

2．4 牛顿圈 291

2．5 等厚干涉条纹的观测方法及倾角的影响 293

2．6 薄膜的颜色 增透膜和高反射膜 296

思考题 298

习题 300

3 薄膜干涉(二)——等倾条纹 303

3．1 无穷远的等倾干涉条纹 303

3．2 观察等倾条纹时扩展光源的作用 306

3．3 薄膜干涉的定域问题 306

思考题 309

4 迈克耳孙干涉仪 光场的时间相干性 309

4．1 迈克耳孙干涉仪的结构 309

4．2 干涉条纹 311

4．3 光源的非单色性对干涉条纹的影响 315

4．4 傅里叶变换光谱仪 319

4．5 精密测长与长度的自然基准 320

4．6 光场的时间相干性 323

4．7 光场的相干性小结 327

思考题 328

习题 329

5 多光束干涉 法布里-珀罗干涉仪 330

5．1 多光束于涉的强度分布公式 330

5．2 法布里-珀罗干涉仪的装置和条纹的半值宽度 335

5．3 法布里-珀罗干涉仪在光谱学中的应用 340

思考题 342

习题 343