光的相干与偏振理论导论PDF电子书下载

第一章 基本的相干现象 1

1.1 干涉与统计相似性 1

1.2 时间相干与相干时间 3

1.3 空间相干与相干面积 5

1.4 相干体积 7

习题 8

第二章 数学准备知识 10

2.1 随机过程理论的基本概念 10

2.2 各态历经 15

2.3 实信号的复表示与窄带信号的包络 15

2.4 自相关和互相关函数 19

2.4.1 带有随机振幅的周期分量有限求和的自相关函数 20

2.5 光谱密度与维纳-欣钦群（Wiener-Khintchine）定理 21

习题 24

第三章 空间-时间域二阶相干现象 26

3.1 稳态光场干涉定律、互相干函数与复相干度 26

3.2 非相干光源产生空间相干：范西特-策尼克定理 30

3.3 典型例子 39

3.3.1 迈克尔逊方法测量恒星直径 39

3.3.2 迈克尔逊方法测量能量分布谱线 42

3.4 互强度的传输 45

3.5 在自由空间中互相干传输的波动方程 46

习题 48

第四章 空间-频率域二阶相干现象 50

4.1 相干模表示与交叉谱密度作为相关函数 50

4.2 光谱干涉定律与光谱相干度 53

4.3 范例：干涉的光谱变化 58

4.4 窄带光的干涉 61

习题 64

第五章 不同相干态光源的辐射 67

5.1 不同相干性质光源产生的场 67

5.2 远场的相关与光谱密度 68

5.3 某些模型光源的辐射 74

5.3.1 谢尔模型（Schell-model）光源 74

5.3.2 准均匀光源 76

5.4 具有不同空间相干态的光源产生相同的辐射强度分布 81

5.5 朗伯体光源的相干性质 82

5.6 传输中的光谱变化：标度定律 86

习题 91

第六章 散射中的相干效应 94

6.1 平面单色波在确定性介质上的散射效应 94

6.2 部分相干波在确定性介质上的散射效应 97

6.3 随机介质的散射 100

6.3.1 普遍公式 100

6.3.2 例子 101

6.3.3 准均匀介质的散射 104

习题 107

第七章 高阶相干效应 109

7.1 引言 109

7.2 射电波强度干涉仪 110

7.3 汉伯里·布朗-特维斯（Hanbury Brown-Twiss）效应和光的强度干涉仪 113

7.4 黑体辐射和波粒二象性中能量涨落的爱因斯坦公式 119

7.5 光涨落光电检测的曼德尔（Mandel）理论 121

7.5.1 用于光子计数统计曼德尔（Mandel）理论 121

7.5.2 单光探测器的计数差异 122

7.5.3 双光探测器计数涨落之间的相关性 124

7.6 基于光子计数测量确定光的统计性质 126

习题 127

第八章 随机电磁光束偏振的基本理论 129

8.1 准单色电磁光束2×2等时间相关矩阵 129

8.2 偏振光、非偏振光和部分偏振光、偏振度 132

8.2.1 完全偏振光 132

8.2.2 自然（非偏振）光 133

8.2.3 部分偏振光与偏振度 135

8.2.4 完全偏振的几何意义、完全偏振光束的斯托克斯参量、庞加莱球 137

习题 143

第九章 偏振和相干的统一理论 145

9.1 随机电磁光束2×2交叉谱密度矩阵 145

9.2 光谱干涉定律，随机电磁光束的光谱相干度和光谱偏振度 146

9.3 从实验中确定交叉谱密度矩阵 149

9.4 随机光束在传输中的变化 150

9.4.1 随机电磁光束交叉谱密度矩阵的传输：普遍公式 151

9.4.2 电磁高斯-谢尔模型（Gaussian-Schell model）光束交叉谱密度矩阵的传输 151

9.4.3 随机电磁光束在传输中相关诱导变化的例证 154

9.4.4 杨氏干涉实验中相关诱导的偏振度的变化 158

9.5 一般化的斯托克斯（Stokes）参量 162

习题 165

附录Ⅰ 相位空间单元和简并参数 168

附录Ⅱ光子计数统计曼德尔（Mandel）公式的推导[7.5.1 节的方程（2）] 173

附录Ⅲ电磁高斯-谢尔模型（Gaussian-Schell model）光源的偏振度 175

附录Ⅳ一些重要的概率分布 177

作者索引 180

主题索引 185