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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 三维光栅——X射线在晶体上的衍射 31

3.1 晶体点阵 31

3.2 X射线 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

思考题 67

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

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

7.6 传递函数在像质评价上的意义 139

7.7 小结 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 全息电影和全息电视 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

习题 187

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

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

第八章 光的吸收、色散和散射 228

1 光的吸收 228

1.1 吸收的线性规律 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

思考题 249

习题 249

4 光的散射 249

4.1 散射与媒质不均匀性尺度的关系 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 激光的产生 304

4.1 激光概述 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