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第四章 衍射光栅 1

§1 多缝夫琅和费衍射 2

1．1 实验装置和衍射图样 2

1．2 N缝衍射的振幅分布和强度分布 4

1．3 缝间干涉因子的特点 7

1．4 单缝衍射因子的作用 9

1．5 复振幅的计算 黑白光栅和正弦光栅 11

思考题 15

习题 16

§2 光栅光谱仪 18

2．1 光栅的分光原理 18

2．2 光栅的色散本领和色分辨本领 18

2．3 量程与自由光谱范围 22

2．4 闪耀光栅 23

2．5 棱镜光谱仪的色分辨本领 27

思考题 29

习题 30

3．1 晶体点阵 31

3．2 X射线 31

§3 三维光栅——X射线在晶体上的衍射 31

3．3 X射线在晶体上的衍射——布喇格条件 32

3．4 劳厄相和德拜相 37

思考题 38

第五章 傅里叶变换光学 39

§1 衍射系统的屏函数和相因子判断法 40

1．1 衍射系统及其屏函数 40

1．2 相因子判断法 42

1．3 透镜的作用及其位相变换函数 45

1．4 高斯光束经透镜后的变换 49

1．5 棱镜的位相变换函数 50

习题 52

§2 正弦光栅的衍射 53

2．1 空间频率概念 53

2．2 正弦光栅 55

2．3 正弦光栅的衍射图样 56

2．4 正弦光栅的组合 58

2．5 任意光栅的屏函数及其傅里叶级数展开 60

2．6 过高频信息产生的衰逝波 64

2．7 对夫琅和费衍射的再认识 65

习题 67

§3 阿贝成像原理与相衬显微镜 70

3．1 阿贝成像原理 70

3．2 空间滤波概念 73

3．3 阿贝-波特空间滤波实验 75

3．4 相衬显微镜 77

思考题 80

习题 81

§4 夫琅和费衍射场的标准形式 81

4．1 接收夫琅和费衍射场的实验装置 82

4．2 夫琅和费衍射积分的标准形式 83

4．3 结论和意义 85

思考题 86

习题 86

思考题 87

§5 傅里叶变换 δ函数 87

5．1 傅里叶积分变换 87

5．2 几种典型函数的频谱 90

5．3 傅里叶变换的性质 96

5．4 δ函数 102

5．5 δ函数的性质 104

5．6 δ函数的傅里叶变换 105

习题 110

§6 空间滤波和信息处理 112

6．1 用夫琅和费衍射实现屏函数的傅里叶变换 112

6．2 相干光学图像处理系统(4F系统) 117

6．3 空间滤波实验 123

思考题 126

习题 127

§7 点扩展函数与光学传递函数 128

7．1 光学系统的像质评价问题 128

7．2 点扩展函数 129

7．3 等晕区内像面与物面上强度分布的卷积关系 131

7．4 简谐信息是空不变系统(等晕区)的本征信息 132

7．5 光学传递函数 135

7．7 小结 139

7．6 传递函数在像质评价上的意义 139

思考题 140

习题 140

第六章 全息照相 142

§1 全息照相的过程与特点 142

§2 全息照相的原理 145

2．1 惠更斯-菲涅耳原理的实质——无源空间边值定解 145

2．2 波前的全息记录 147

2．3 物光波前的再现 149

2．4 线性和二次位相变换函数的作用 152

2．5 体全息 155

2．6 小结 155

思考题 156

习题 157

§3 全息术应用简介 159

3．1 圣息电影和全息电视 159

3．2 全息显微技术 159

3．3 全息干涉技术 159

3．4 红外、微波及超声全息照相技术 160

3．5 全息照相存储技术 161

§4 傅里叶全息图及其应用举例 162

4．1 傅里叶全息图 162

4．2 特征字符识别 162

第七章 光在晶体中的传播 165

§1 双折射 165

1．1 双折射现象和基本规律 165

1．2 单轴晶体中的波面 167

1．3 晶体的惠更斯作图法 169

1．4 法线速度(相速)与射线速度 波法面与射线面 172

1．5 折射率椭球 175

1．6 双轴晶体 178

思考题 180

习题 181

§2 晶体光学器件 182

2．1 晶体偏振器 182

2．2 波晶片——位相延迟片 184

思考题 186

§3 圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验 187

3．1 垂直振动的合成 187

习题 187

3．2 圆偏振光和椭圆偏振光的获得 191

3．3 圆偏振光和椭圆偏振光通过检偏器后强度的变化 193

3．4 通过波晶片后光束偏振状态的变化 194

3．5 圆偏振光和椭圆偏振光的检验 197

思考题 199

习题 201

§4 偏振光的干涉及其应用 202

4．1 偏振器间的波晶片 202

4．2 显色偏振 205

4．3 偏振光的干涉条纹 206

4．4 光测弹性 207

4．5 克尔效应与泡克耳斯效应 209

4．6 会聚偏振光的干涉 211

思考题 213

习题 214

§5 旋光 215

5．1 石英的旋光现象 215

5．2 菲涅耳对旋光性的解释 217

5．3 旋光晶体内的波面 220

5．4 量糖术 222

5．5 磁致旋光——法拉第旋转 223

思考题 225

习题 226

§1 光的吸收 228

1．1 吸收的线性规律 228

第八章 光的吸收、色散和散射 228

1．2 复数折射率的意义 230

1．3 光的吸收与波长的关系 230

1．4 吸收光谱 231

习题 234

§2 色散 234

2．1 正常色散 234

2．2 反常色散 235

2．3 一种物质的全部色散曲线 237

2．4 经典色散理论 238

习题 244

§3 群速 244

4．1 散射与媒质不均匀性尺度的关系 249

§4 光的散射 249

思考题 249

习题 249

4．2 瑞利散射定律 251

4．3 散射光强的角分布和偏振状态 253

4．4 喇曼散射 254

思考题 257

习题 257

第九章 光的量子性 激光 258

§1 热辐射 258

1．1 热辐射的一般特征及辐射场的定量描述 258

1．2 基尔霍夫定律 261

1．3 绝对黑体和黑体辐射 263

1．4 斯特藩-玻耳兹曼定律和维恩位移定律 266

1．5 维恩公式和瑞利-金斯公式 267

1．6 普朗克公式和能量子假说 269

1．7 光源的发光效率 271

1．8 光测高温法 273

思考题 274

习题 274

§2 光的粒子性和波粒二象性 276

2．1 光电效应 276

2．2 爱因斯坦光子假说与光电效应的解释 279

2．3 康普顿效应 281

2．4 波粒二象性 285

思考题 289

习题 290

§3 玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论 291

3．1 原子结构经典理论的困难 291

3．2 氢原子光谱中的谱线系 293

3．3 玻尔假说 295

3．4 粒子数按能级的统计分布 297

3．5 自发辐射、受激辐射和受激吸收 298

3．6 粒子数反转与光放大 301

3．7 能级的寿命 302

习题 303

4．1 激光概述 304

§4 激光的产生 304

4．2 激活介质中反转分布的实现 306

4．3 增益系数 308

4．4 谐振腔的作用 309

§5 激光器对频率的选择 314

5．1 由谐振腔决定的纵模间隔和单模线宽 315

5．2 由激活介质辐射决定的线宽 317

5．3 小结 318

§6 激光的特性及应用 319

6．1 激光光束的特性 319

6．2 激光的应用 322

6．3 光速的测量与长度单位“米”的定义 324

6．4 非线性光学效应 327