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绪论 1

第1章 光的电磁理论 4

1.1光的电磁波性质 4

1.2单色平面波和球面波 6

1.2.1单色平面波的表示 6

1.2.2单色平面电磁波的性质 9

1.2.3单色球面波 9

1.3光源和光的辐射 11

1.3.1光源 11

1.3.2光辐射的经典模型 11

1.3.3辐射能 12

1.3.4实际光波 13

1.4光在介质分界面上的反射和折射 13

1.4.1反射定律和折射定律 14

1.4.2菲涅耳公式 15

1.4.3菲涅耳公式的讨论 17

1.4.4反射率和透射率 18

1.5全反射和隐失波 21

1.5.1反射系数和位相变化 21

1.5.2隐失波 22

1.5.3全反射应用举例 23

1.6光波在金属表面的透射和反射 24

1.6.1金属中的透射波 24

1.6.2金属表面的反射 25

1.7光的吸收、色散和散射 27

1.7.1光的吸收 27

1.7.2光的色散 29

1.7.3光的散射 32

1.8单色光波的叠加和干涉 34

1.8.1叠加原理 34

1.8.2两个同频光波的叠加和干涉 35

1.8.3光驻波 36

1.9不同频率光波的叠加 38

1.9.1光拍 38

1.9.2光的相速度和群速度 39

1.10复杂波的分解 40

1.10.1周期性波的分析 41

1.10.2非周期性波的分析 42

1.11本章小结 44

思考题 45

习题 45

第2章 光的干涉及其应用 48

2.1实际光波的干涉及实现方法 48

2.1.1干涉条件 48

2.1.2光波分离方法 49

2.2杨氏干涉实验 50

2.3分波前法干涉的其他实验装置 53

2.4干涉条纹的对比度 55

2.4.1光源大小的影响 56

2.4.2光源非单色性影响 58

2.4.3两相干光波振幅比的影响 60

2.5平行平板产生的干涉 62

2.5.1条纹的定域 62

2.5.2等倾条纹 63

2.6楔形平板产生的干涉 66

2.6.1定域面和定域深度 66

2.6.2楔形平板产生的等厚条纹 67

2.6.3等厚条纹的应用 68

2.7迈克耳孙干涉仪 71

2.8多光束干涉 73

2.8.1强度分布公式 74

2.8.2强度公式讨论 75

2.8.3法布里-珀罗干涉仪 76

2.8.4法布里-珀罗干涉仪的应用 77

2.9多光束干涉原理在薄膜理论中的应用 80

2.9.1单层膜 81

2.9.2双层膜和多层膜 84

2.9.3干涉滤光片 88

2.10本章小结 91

思考题 91

习题 92

第3章 光的衍射与现代光学 94

3.1惠更斯-菲涅耳原理 95

3.2菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 96

3.2.1两类衍射现象的特点 97

3.2.2衍射的近似计算公式 97

3.2.3夫琅禾费衍射与傅里叶变换 99

3.3菲涅耳圆孔和圆屏衍射 100

3.3.1圆孔衍射与半波带法 100

3.3.2圆屏的菲涅耳衍射 102

3.3.3菲涅耳波带片 103

3.4夫琅禾费单缝衍射 106

3.4.1夫琅禾费衍射实验装置 106

3.4.2单缝衍射光强分布公式 107

3.4.3单缝衍射公式的讨论 108

3.4.4单缝衍射的应用 109

3.5夫琅禾费矩孔衍射 110

3.6夫琅禾费圆孔衍射与成像仪器的分辨本领 112

3.6.1夫琅禾费圆孔衍射 112

3.6.2光学成像仪器中的衍射现象 115

3.6.3成像仪器的分辨本领 115

3.7多缝的夫琅禾费衍射 120

3.7.1强度分布公式 121

3.7.2强度公式的讨论 122

3.8衍射光栅 125

3.8.1光栅的分光性能 126

3.8.2其他光栅 128

3.9全息照相 131

3.9.1什么是全息照相 131

3.9.2全息照相原理 133

3.9.3全息照相的应用 136

3.10光信息处理 138

3.10.1阿贝成像理论和阿贝-波特实验 138

3.10.2光信息处理举例 140

3.11本章小结 143

思考题 144

习题 145

第4章 光的偏振和偏振器件 147

4.1从自然光获得线偏振光 147

4.1.1自然光与偏振光 147

4.1.2从自然光获得线偏振光的方法 148

4.1.3马吕斯定律和消光比 150

4.2晶体的双折射 151

4.2.1双折射现象的规律 151

4.2.2晶体的各向异性与电磁理论 152

4.2.3用惠更斯原理说明双折射现象 155

4.3晶体光学器件 156

4.3.1偏振棱镜 156

4.3.2波片 158

4.4椭圆偏振光和圆偏振光 160

4.4.1振动互相垂直的线偏振光的叠加 160

4.2.2几种特殊情况的讨论 161

4.4.3椭圆（圆）偏振光的旋向 162

4.4.4利用全反射产生椭圆和圆偏振光 162

4.5偏振光和偏振器件的矩阵表示 164

4.5.1琼斯矢量 164

4.5.2偏振器件的矩阵表示 165

4.6偏振光的干涉及其应用 169

4.6.1偏振光干涉原理 169

4.6.2光测弹性方法 171

4.6.3电光效应及光调制 172

4.7旋光 174

4.7.1测量旋光的装置及旋光规律 174

4.7.2旋光现象的解释 175

4.7.3磁致旋光效应 176

4.8本章小结 177

思考题 178

习题 179

第5章 光的量子性 181

5.1热辐射和普朗克能量子假说 181

5.1.1热辐射 181

5.1.2黑体辐射 182

5.1.3普朗克能量子假说和普朗克公式 184

5.2光电效应 爱因斯坦光子假说 185

5.2.1光电效应实验 185

5.2.2光波动理论的困难 187

5.2.3爱因斯坦光子假说 187

5.2.4光电效应的应用 188

5.3康普顿效应 190

5.4波粒二象性 192

5.5光发射与吸收的量子模型 193

5.6本章小结 197

思考题 198

习题 198

第6章 激光 200

6.1光的受激吸收、自发辐射和受激辐射 200

6.1.1三种过程的含义和几率 201

6.1.2三个爱因斯坦系数的关系 202

6.2光在介质中的放大 204

6.2.1粒子数的热平衡分布和反转分布 204

6.2.2如何实现粒子数反转分布 205

6.2.3增益系数 206

6.3光学谐振腔 208

6.4激光器 211

6.5激光的应用 214

6.6非线性光学 216

6.6.1倍频效应 217

6.6.2混频效应 218

6.6.3光致折射率效应 218

6.6.4光学双稳态 219

6.7本章小结 220

思考题 221

习题 221

附录A傅里叶级数、傅里叶积分和傅里叶变换 223

附录B贝塞尔函数 227

附录C与物理光学相关的诺贝尔物理学奖 230

习题答案 231

参考文献 235