光学原理 光的传播、干涉和衍射的电磁理论 下PDF电子书下载

目录 429

第9章　像差的衍射理论 429

9.1　存在像差时的衍射积分 430

9.1.1　衍射积分 430

9.1.2　位移定理；参考球的更换 431

9.1.3　强度和波阵面平均形变之间的关系 433

9.2　像差函数的展开 433

9.2.1　泽尼克圆多项式 433

9.2.2　像差函数的展开 436

9.3　初级像差的容限条件 438

9.4　单种像差衍射图样 442

9.4.1　初级球差 444

9.4.2　初级彗差 447

9.4.3　初级像散 447

9.5　广延物的成像 450

9.5.1　相干照明 450

9.5.2　不相干照明 453

第10章　部分相干光的干涉和衍射 459

10.1 引言 459

10.2　实多色场的复数表示 461

10.3　光束的关联函数 466

10.3.1　两束部分相干光的干涉；互相干函数和复相干度 466

10.3.2　互相干的谱表示 469

10.4　准单色光的干涉和衍射 471

10.4.1　准单色光的干涉；互强度 472

10.4.2　扩展不相干准单色光源光场互强度和相干度的计算 474

（a）范西特-泽尼克定理 474

（b）霍普金斯公式 478

10.4.3　一个例子 479

10.4.4　互强度的传播 484

10.5　宽带光的干涉和谱相干度；关联感生的光谱改变 486

10.6　几项应用 491

10.6.1　扩展不相干准单色光源像中的相干度 491

10.6.2　聚光器对显微镜分辨率的影响 494

（a）中肯照明 494

（b）科勒照明 496

10.6.3　部分相干准单色照明成像 498

（a）互强度在光学系统中的传输 498

（b）透射照明下物的成像 500

10.7　有关互相干的几个定理 503

10.7.1　不相干光源光场互相干的计算 503

10.7.2　互相干的传播 505

10.8　严格的部分相干性理论 506

10.8.1　互相干的波动方程 506

10.8.2　互相干传播定律的严格表述 508

10.8.3　相干时间和有效光谱宽度 511

10.9　准单色光的偏振特性 514

10.9.1　准单色平面波的相干矩阵 515

（b）完全偏振光 519

（a）完全非偏振光（自然光） 519

10.9.2　几种等效表示；光波的偏振度 520

10.9.3　准单色平面波的斯托克斯参量 523

第11章　严格的衍射理论 526

11.1　引言 526

11.2　边界条件和表面电流 527

11.3　平面屏衍射；电磁形式的巴比涅原理 529

11.4　平面屏产生的二维衍射 530

11.4.1　二维电磁场的标量性质 530

11.4.2　平面波组成的角谱 530

11.4.3　对偶积分方程形式的表述 533

11.5.1　E偏振情况的对偶积分方程之解 534

11.5　平面波的半平面二维衍射 534

11.5.2　解的菲涅耳积分表示 536

11.5.3　解的性质 539

11.5.4　H偏振情况的解 543

11.5.5　一些数值计算 544

11.5.6　与近似理论和实验结果的比较 546

11.6　平面波的半平面三维衍射 547

11.7　定域光源所产生的场在半平面上的衍射 550

11.7.1　一个平行于衍射边的线电流 550

11.7.2　一个偶极子 554

11.8　其他问题 556

11.8.1　两个平行半平面 556

11.8.2 平行错位叠加半平面的无穷堆垛 558

11.8.3　一条窄带 559

11.8.4　其他相关问题 560

11.9　解的惟一性 561

第12章　光在超声波上的衍射 562

12.1　现象的定性描述和麦克斯韦微分方程的理论处理（概述） 562

12.1.1　现象的定性描述 562

12.1.2　麦克斯韦方程的理论处理（概述） 564

12.2　超声衍射的积分方程处理方法 567

12.2.1 E偏振情况的积分方程 568

12.2.2　积分方程的试探解 569

12.2.3　衍射谱中和反射谱中的光波振幅表达式 572

12.2.4　逐次逼近法的方程解 572

（b）ξ≈？，δ＜＜1 575

12.2.5　一些特别情况的一级和二级谱线强度表达式 575

（a）δ／ξ＜＜1并且ξ远大于1 575

（c）正入射（ξ=0），δ＜＜1 576

12.2.6　一些定性结果 576

12.2.7　拉曼-纳斯近似 578

第13章　不均匀媒质产生的散射 580

13.1　标量散射理论基础 580

13.1.1　基本积分方程的推导 580

13.1.2　一级玻恩近似 583

13.1.3　周期势产生的散射 587

13.1.4　多重散射 590

13.2　散射势重建衍射层析术原理 592

13.2.1　散射场的角谱表示 593

13.2.2　衍射层析术的基本定理 595

13.3　光学截面定理 598

13.4　倒易关系 604

13.5　Rytov级数 606

13.6　电磁波的散射 608

13.6.1 电磁散射理论的积分-微分方程 608

13.6.2　远场 609

13.6.3　电磁波散射的光学截面定理 611

第14章　金属光学 614

14.1　波在导体中的传播 614

14.2　金属面的反射和折射 618

14.3　金属光学常数电子论初探 626

14.4　波在分层导电媒质中的传播；金属膜理论 628

14.4.1　透明基片上的单层吸收膜 629

14.4.2　吸收基片上的单层透明膜 633

14.5　导电球产生的衍射；米氏理论 634

14.5.1　问题的数学解 635

（a）场的德拜势表示 635

（b）场分量的级数展开式 639

（c）缔合勒让德函数和柱面函数有关公式一览 646

14.5.2　米氏公式的一些结果 647

（a）分波 647

（b）两种极端情况 648

（c）散射光的强度和偏振 652

（a）某些一般考虑 656

14.5.3　总散射和消光 656

（b）计算结果 657

第15章　晶体光学 661

15.1　各向异性媒质的介电常数 661

15.2　各向异性媒质中单色平面波的结构 663

15.2.1　相速度和光线速度 663

15.2.2　光在晶体中传播的菲涅耳公式 666

15.2.3　确定传播速度和振动方向的几何作图法 669

（a）波法线椭球 669

（b）光线椭球 671

（c）法线曲面和光线曲面 672

15.3.1　晶体的光学分类 673

15.3　单轴晶体和双轴晶体的光学特性 673

15.3.2　光在单轴晶体中的传播 674

15.3.3　光在双轴晶体中的传播 676

15.3.4　晶体折射 679

（a）双折射 679

（b）圆锥折射 681

15.4　晶体光学测量 686

15.4.1　尼科耳棱镜 686

15.4.2　补偿器 687

（a）1/4波片 687

（b）巴比涅补偿器 688

（c）索累补偿器 689

15.4.3　晶片干涉 690

（d）Berek补偿器 690

15.4.4　单轴晶片的干涉图 694

15.4.5　双轴晶片的干涉图 696

15.4.6　晶体媒质的光轴定位和主折射率测定 698

15.5　应力双折射和形序双折射 699

15.5.1　应力双折射 699

15.5.2　形序双折射 702

15.6　吸收晶体 704

15.6.1　光在吸收型各向异性媒质中的传播 704

15.6.2　吸收晶片的干涉图 709

（a）单轴晶体 709

（b）双轴晶体 710

15.6.3　二向色性偏振器 711

附录A　变分法 714

A.1　欧拉方程——极值的必要条件 714

A.2　希尔伯特独立性积分和哈密顿-雅可比方程 715

A.3　致极曲线场 717

A.4　从哈密顿-雅可比方程的解确定全部致极曲线 719

A.5　哈密顿正则方程 720

A.6　自变量不显现在被积函数中时的特殊情况 721

A.7　不连续地段 722

A.8　Weierstrass条件和勒让德条件（极值的充分性条件） 724

A.9　当路线的一端点被约束在一曲面上时变分积分的极小值 726

A.10　雅可比极小值判据 727

A.11　例一：光学 727

A.12　例二：质点力学 729

B.1　基本形式的哈密顿类似 732

附录B　光学、电子光学和波动力学 732

B.2　变分形式的哈密顿类似 734

B.3　自由电子的波动力学 737

B.4　光学原理对电子光学的应用 738

附录C　积分的渐近近似 740

C.1　最陡下降法 740

C.2　稳定相法 744

C.3　二重积分 745

附录D　狄拉克δ函数 747

附录E　洛伦兹-洛伦茨定律严格推导所用的一个数学引理（2.4.2节） 752

F.1 各场矢量中不连续变化的相互关系 754

附录F　电磁场中不连续态的传播（3.1.1节） 754

F.2　运动不连续面处的场 756

附录G　泽尼克圆多项式（9.2.1节） 758

G.1 一些一般考虑 758

G.2　径向多项式R？（ρ）的显表达式 760

附录H　谱相干度不等式｜μ12（v）｜≤1的证明（10.5节） 764

附录I　倒易不等式的证明（10.8.3节） 765

附录J　两个积分的计算（12.2.2节） 767

附录K　标量波场中的能量守恒（13.3节） 770

附录L　琼斯引理的证明（13.3节） 772

著者索引 774

英汉内容索引 790