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绪论 1

第一章 波动方程式 7

第一部分 基本内容 7

（一）一维平面简谐波的波动方程式 7

（二）光照度和波阵面 9

（三）波动方程的复数表示式 11

（四）一维平面波动方程的最普遍形式 12

第二部分 问题讨论 15

（一）光遵从独立传播定律已暗示它是一种波动 15

（二）由麦克斯韦方程组导出波动方程式 16

（三）光波是横波的理论证明 18

（四）教学中应该注意的几个问题 20

（五）三维平面波动方程的最普遍形式 24

（六）球面波和柱面波方程式 25

第三部分 参考资料 28

第二章 光的衍射 31

第一部分 基本内容 31

（一）实验事实 31

（二）惠更斯-菲涅耳原理 33

（三）圆孔的菲涅耳衍射 35

（四）单缝的夫琅和费衍射 41

（五）圆孔的夫琅和费衍射 47

（六）分辨限度 50

第二部分 问题讨论 55

（一）光衍射现象的简易实验方法 55

（二）在实验室中观察衍射现象 56

（三）圆屏的菲涅耳衍射 60

（四）菲涅耳波带片 62

（五）双缝的夫琅和费衍射 65

（六）光栅的夫琅和费衍射 68

（七）光栅形成的光谱 73

（八）X射线的衍射 76

（九）菲涅耳积分、科纽蜷线及其应用 78

（十）傅里叶变换在衍射问题中的应用 88

（十一）教学中应该注意的几个问题 95

第三部分 参考资料 101

第三章 光的干涉 103

第一部分 基本内容 103

（一）两光束的干涉 103

（二）薄膜干涉——等厚干涉条纹 109

（三）薄膜干涉——等倾干涉条纹 116

第二部分 问题讨论 121

（一）在杨氏实验中产生干涉条纹的条件，光束的相干度和条纹的能见度 121

（二）在两光束干涉的教学中应该注意阐明的几个问题 127

（三）如何作好两光束干涉的实验 130

（四）光驻波的获得和启示 134

（五）用牛顿环测光波波长时应注意的两个问题 137

（六）迈克耳逊干涉仪 140

（七）迈克耳逊干涉仪的应用 143

（八）法布里-珀罗干涉仪 150

第三部分 参考资料 152

第四章 几何光学的基本原理 153

第一部分 基本内容 153

（一）光线概念 153

（二）几何光学的基本实验定律 153

（三）费马原理 154

（四）全内反射 154

（五）棱镜的折射 155

（六）几个定义 156

（七）平面反射成像 157

（八）平面折射成像 158

（九）符号法则和旁轴条件 159

（十）球面折射成像 160

（十一）球面反射成像 162

（十二）共轴球面系统成像 164

（十三）共轴球面系统的组合 167

（十四）厚透镜 169

（十五）薄透镜及其组合 170

第二部分 问题讨论 173

（一）惠更斯原理在几何光学中的应用 173

（二）费马原理的应用 176

（三）光线在非均匀媒质中的非直线传播举例和演示 180

（四）光通过一小孔能得到一条“光线”吗 183

（五）小孔成像实验中，孔越小像越清晰吗 183

（六）一种新型的光学元件——光学纤维 185

（七）色散棱镜最小偏向条件的数学推导 186

（八）光楔和恒偏向色散棱镜 188

（九）反射棱镜 190

（十）球面折射和球面反射物像公式的一种简明推导方法 194

（十一）物像公式的普遍性 196

（十二）由折射公式可直接导出反射公式 198

（十三）平面折射和球面折射的作图法 199

（十四）物像关系简表 200

（十五）关于透镜的光心 200

（十六）轴向放大率和角放大率 204

（十七）共轴球面系统的角放大率公式和式（4.26）、（4.27）的证明 205

（十八）节点位置的计算和测定 206

（十九）用废灯泡作透镜实验及其它 207

第三部分 参考资料 209

第五章 光阑和像差 211

第一部分 基本内容 211

（一）光阑 211

（二）像差 213

第二部分 问题讨论 218

（一）几种简单光学系统的孔径光阑和视场光阑 218

（二）像差的演示 222

（三）不晕点 225

（四）消色差复合透镜 228

第三部分 参考资料 231

第六章 光度学 233

第一部分 基本内容 233

（一）重要概念和主要光度学量 233

（二）点光源照明时的光照度 236

第二部分 问题讨论 238

（一）白体和黑体 余弦辐射体 238

（二）光亮度和光出射度的关系 238

（三）光度学量的单位 240

（四）发光元面积所产生的光照度 241

（五）扩展光源所产生的光照度 243

（六）光度学的测量 245

第三部分 参考资料 251

第七章 光学仪器原理 253

第一部分 基本内容 253

（一）眼睛 253

（二）光学仪器放大率 放大镜 目镜 255

（三）显微镜的放大率 256

（四）望远镜的放大率 258

（五）光学仪器的分辨本领 260

（六）照相机和幻灯机 264

第二部分 问题讨论 267

（一）眼睛视力缺陷的矫正 267

（二）放大镜的放大率的一般表示式 270

（三）惠更斯目镜和冉斯登目镜 272

（四）助视光学仪器和眼睛之间的关系 277

（五）显微镜放大率的一般表示式 277

（六）一些其它形式的望远镜 279

（七）望远镜放大率的一般表示式 282

（八）望远镜和显微镜的正常放大率 284

（九）仪器放大率J和横向放大率m是不同的 285

（十）望远镜的放大率等于入射光瞳和出射光瞳直径之比的负数 285

（十一）光学系统所传送的光通量 像的光亮度和光照度 286

（十二）对光的感觉 主观亮度 290

（十三）物镜的集光作用 293

第三部分 参考资料 296

第八章 光的偏振 297

第一部分 基本内容 297

（一）各种不同偏振态的光 297

（二）偏振片的起偏和检偏马吕斯定律 298

（三）反射光和折射光的偏振现象 300

（四）双折射 301

（五）惠更斯对双折射现象的解释 303

（六）双折射线起偏器 306

（七）晶片所引起的位相差 波片 308

（八）偏振光的干涉 310

（九）外界作用下产生的各向异性 312

（十）振动面的旋转 313

第二部分 问题讨论 315

（一）各种偏振光的数学表示 315

（二）偏振光的矩阵方法 321

（三）菲涅耳公式的推导 329

（四）布儒斯特定律的推导 反射光和折射光偏振度的计算 332

（五）关于位相突变和附加位相差的讨论 334

（六）全反射时反射光的偏振态 菲涅耳菱体 345

（七）圆偏振光和椭圆偏振光的检验 346

（八）右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的获得和检验 347

（九）渥拉斯顿棱镜出射的两束光的夹角公式（8.7）的推导 350

（十）会聚的偏振光的干涉 350

（十一）菲涅耳对旋光性的解释 351

（十二）菲涅耳复棱镜和科纽棱镜 355

第三部分 参考资料 357

第九章 光的吸收、色散和散射 359

第一部分 基本内容 359

（一）光的吸收 359

（二）光的色散 360

（三）光的散射 363

（四）散射光的偏振 364

第二部分 问题讨论 367

（一）反射、漫反射、衍射等现象和散射的联系与区别 367

（二）大气散射所造成的蓝天和红日 368

（三）棱镜摄谱仪 369

（四）光谱的种类和夫琅和费线 375

（五）颜色的感觉和物体的颜色 376

（六）吸收和色散的经典理论 379

第三部分 参考资料 385

第十章 光的速度 387

第一部分 基本内容 387

（一）测定光速的历史概况 387

（二）测定光速的重要意义 388

第二部分 问题讨论 391

（一）测定光速的症结何在 391

（二）罗麦法测光速的原理 392

（三）菲索法测光速的实质和关键 393

（四）傅科法测光速 395

（五）用克尔盒测光速 397

（六）用调制后的光波测光速 398

（七）应该严格区分的两个概念——相速度和群速度 402

（八）迈克耳逊-莫雷实验和建立狭义相对论的实验基础 404

第三部分 参考资料 408

第十一章 温度辐射 409

第一部分 基本内容 409

（一）温度辐射和基尔霍夫定律 409

（二）绝对黑体辐射的基本实验定律 411

第二部分 问题讨论 415

（一）绝对黑体辐射的理论分析——量子理论的诞生 415

（二）从普朗克假设到普朗克公式的获得 420

（三）实际辐射源及光测高温学 423

（四）绝对黑体辐射规律的应用举例 426

第三部分 参考资料 429

第十三章 激光 431

第一部分 基本内容 431

（一）自发发射和受激发射 431

（二）获得激光光束的两个条件 433

第二部分 问题讨论 435

（一）氦-氖激光器的发光机理及结构 435

（二）红宝石激光器的发光机理及结构 437

（三）脉冲红宝石激光器的输出特性 440

（四）各类激光器综述 442

（五）激光应用简介 443

第三部分 参考资料 448

第十三章 光子和波粒二象性 449

第一部分 基本内容 449

（一）光具有粒子性的依据之一——光电效应 449

（二）光具有粒子性的依据之二——康普顿效应 453

（三）光和实物粒子的波粒二象性概述 457

第二部分 问题讨论 460

（一）微弱光束的量子起伏现象 460

（二）由光的粒子性如何说明光的折射和反射规律 462

（三）由光的粒子性如何说明光的衍射和干涉 463

（四）提出德·布罗意波方程式的根据和意义 465

（五）用光电效应测定普朗克常数 468

（六）光电效应自动控制演示实验 471

第三部分 参考资料 473