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第一章　几何光学 3

§1几何光学的基本定律和费马原理 3

1.1　基本定律 3

1.2　费马（Fermat）原理 4

§2　成像的基本概念 7

2.1　物和像 7

2.2　理想光学系统物像之间的共轭性 8

2.3　物像之间的等光程性 8

§3傍轴条件下的单球面折射成像 9

3.1　傍轴条件 9

3.2　符号规则 10

3.3　傍轴球面折射的物像关系式 10

3.4　放大率 13

§4薄透镜的成像公式和放大率 14

§5共轴球面系统 16

§6光学系统中的光阑 16

6.1　孔径光阑　入射光瞳和出射光瞳 17

6.2　视场光阑　入射窗和出射窗 18

6.3　光阑与景深 18

6.4　相对孔径和f数 19

§7像差 20

7.1　几何像差　波像差 20

7.2　球差 21

7.3　彗差 22

7.4　像散 23

7.5　像场弯曲（场曲） 23

7.7　色差 24

7.6　畸变 24

＊7.8　齐明点（不晕点）油浸物镜 25

习题与思考题 26

第二章　光波场的描述 29

§1简谐波的数学描述 29

1.1　一维平面简谐波 29

1.2　三维平面简谐波 31

1.3　球面波傍轴近似和远场近似 33

§2波动方程和叠加原理 35

§3傅里叶（Fourier）分析 36

3.1　傅里叶级数 37

3.2　傅里叶积分 38

§4　光波是电磁波 40

5.1　光的偏振态 43

§5光的偏振态 43

5.2　两个频率相同、振动方向互相垂直的简谐波的叠加 44

习题与思考题 46

第三章　光通过各向同性介质及其界面所发生的现象 49

§1光在各向同性介质界面上的反射和折射 49

1.1　菲涅耳反射折射公式 50

1.2　振幅反射（透射）比相位跃变（相移） 51

1.3　反射率和透射率 54

1.4　布儒斯特（Brewster）定律 56

1.5　反射光与折射光的偏振态 57

＊1.6　全反射与隐失波（近场光学） 58

＊1.7　受抑全反射（光子隧道效应） 60

§2　光的吸收 61

3.1　正常色散和反常色散 62

§3　光的色散 62

3.2　群速度 63

§4光的散射 65

4.1　非纯净介质中的光散射 65

4.2　纯净介质中的分子散射 66

＊4.3　拉曼（Raman）散射 67

＊4.4　布里渊（Brillouin）散射 67

＊4.5　康普顿（Compton）散射 68

习题与思考题 69

第四章　光的干涉 71

§1相干光 71

1.1　相干条件和相干叠加 71

1.2　非相干叠加 72

1.3　相干光的获得 73

§2　杨氏（Young）实验 74

2.1　实验装置与光强分布 74

2.2　干涉条纹的形状和间距 76

2.3　干涉条纹的可见度 77

2.4　光源宽度对条纹可见度的影响空间相干性 79

2.5　光源的非单色性对可见度的影响时间相干性 79

§3薄膜干涉 81

3.1　干涉条纹的定域 81

3.2　等倾干涉 82

3.3　等厚干涉 84

3.4　透射光的干涉条纹 86

§4　迈克耳孙（Michelson）干涉仪 86

§5法布里-珀罗（Fabry-Perot）干涉仪 88

＊§6　激光谐振腔的选模原理 90

§7　光学薄膜 92

7.1　单层增透膜和增反膜 92

7.2　多层介质高反射膜 94

7.3　干涉滤光片 95

习题与思考题 96

第五章　光的衍射 100

§1光的衍射现象 100

§2惠更斯-菲涅耳（Huygens-Fresnel）原理 101

§3　衍射现象分类 103

3.1　初步近似（傍轴近似） 104

3.2　菲涅耳（Fresnel）衍射 105

3.3　夫琅禾费（Fraunhofer）衍射 105

§4夫琅禾费衍射实现屏函数的傅里叶变换 107

§5夫琅禾费正弦光栅衍射 109

5.1　正弦光栅的衍射特性 109

＊5.2　超高频衍射产生的隐失波 111

§6夫琅禾费单缝、矩形孔和圆孔衍射 112

6.1　实验装置和现象 112

6.2　单缝衍射的光强分布公式 112

6.3　振幅矢量图解法 115

6.4　单缝衍射图样的主要特征 116

6.5　矩形孔衍射 118

6.6　夫琅禾费圆孔衍射 118

6.7　瑞利（Rayleigh）判据 119

§7　夫琅禾费多缝衍射 121

7.1　多缝衍射光强分布公式 121

7.2　多缝衍射图样的主要特征 122

7.3　衍射光栅的分光原理 124

7.4　闪耀光栅 125

§8菲涅耳圆孔和圆屏衍射 126

8.1　点光源菲涅耳圆孔衍射 126

8.2　菲涅耳波带片 129

8.3　点光源菲涅耳圆屏衍射 130

§9巴比涅（Babinet）原理 130

习题与思考题 132

第六章　成像仪器与光谱仪 136

§1　放大镜 136

1.1　人眼的视角和最小可分辨角 136

1.2　放大镜的视角放大率 137

2.2　显微镜的分辨本领 138

§2显微镜 138

2.1　显微镜的放大原理 138

＊2.3　扫描探针显微术（SPM） 140

§3望远镜 141

3.1　望远镜的放大率和分辨本领 141

3.2　光学发射望远镜（激光扩束器） 143

＊3.3自适应光学与主动光学 144

＊3.4　太空望远镜 145

§4　光谱仪器分类和基本性能 146

4.1　光谱仪器分类 146

4.2　色散光谱仪的基本性能参量 147

§5　棱镜、光栅和F-P干涉仪的分光性能 149

5.1　棱镜光谱仪 149

5.2　光栅光谱仪 150

5.3　法布里-珀罗干涉仪 151

＊§6　傅里叶变换光谱仪 151

6.1　基本原理 152

6.2　傅里叶变换光谱仪的特点 154

习题与思考题 154

第七章空间频率滤波与全息术 156

§1阿贝（Abbe）成像原理 156

1.1　阿贝成像原理 156

1.2　阿贝-波特实验 157

§2空间频率滤波 158

§3全息术 159

3.1　全息术概论 159

3.2　全息照相的基本原理 161

＊3.3　激光记录和白光再现的全息图 162

3.4　傅里叶变换全息图 163

3.5　全息术的应用 163

习题与思考题 165

第八章光在各向异性介质中的传播 166

§1双折射 166

1.1　双折射现象 166

1.2　晶体的光轴、主截面和主平面 166

1.3　马吕斯（Malus）定律 167

1.4　单轴晶体中点光源的波面 168

1.5　用惠更斯作图法确定晶体中o光和e光的传播方向 169

＊1.6　单轴晶体的法线速度与射线速度 170

§2　产生线偏振光的元件 172

2.1　利用二向色性制成偏振片 172

2.2　偏振棱镜 174

§3用波片（相位延迟片）改变光的偏振态 175

3.1波片 175

3.2　补偿器 178

§4　偏振态的检测 179

§5偏振光的干涉 180

5.1　平行偏振光的干涉 180

＊5.2　会聚偏振光的干涉 182

＊§6　应力双折射和电光效应 183

6.1　应力双折射 183

6.2电光效应 184

§7旋光现象及其应用 188

7.1　旋光现象及其实验规律 188

7.2　菲涅耳对旋光现象的解释 189

＊7.3　圆二色性 190

7.4　法拉第磁致旋光效应 192

＊7.5　液晶的旋光显示 193

习题与思考题 194

第九章　光源和光探测器 199

§1辐射度量和光度量 199

1.1　辐射度量 199

1.2　光度量 201

§2　光源 202

§3黑体辐射 204

3.1　热辐射的基尔霍夫定律 204

3.2　黑体的辐射谱 205

3.3　斯特藩-玻耳兹曼定律和维恩位移定律 206

3.5　热辐射的量子理论——普朗克黑体辐射公式 207

3.4　黑体辐射的经典理论遇到困难 207

＊3.6　辐射测温 208

§4　光量子光的波粒二象性 209

4.1　光量子 209

4.2　光的波粒二象性 210

§5　光的辐射过程 211

§6激光器 212

6.1　光的自发辐射、受激辐射和受激吸收 212

6.2　产生激光的条件 214

＊6.3　激光模式和高斯光束 216

＊6.4　调Q激光器 220

＊6.5　锁模激光器 221

＊§7　光探测器 222

习题与思考题 224

＊第十章　非线性光学 225

§1概述 225

§2　光频率转换 225

2.1　非线性电极化效应 226

2.2　二次谐波产生（SHG） 227

2.3　光学混频　参量放大及振荡 228

§3自聚焦自相位调制 229

3.1　非线性折射率和自聚焦 229

3.2　自相位调制和自加宽效应 230

3.3　扫频脉冲通过色散介质的特性 231

3.4　光纤中的光孤子 231

参考答案 233

汉英名词索引 240

参考文献 248