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第一章 光的电磁理论基础 1

1.1 引言 1

1.2 波动 2

一、振动 2

二、波动和波函数 3

三、波动微分方程 6

四、平面波和球面波 6

五、波前 9

1.3 麦克斯韦方程和电磁波 11

一、麦克斯韦电磁方程 11

二、均匀各向同性透明介质中的电磁波 12

1.4 偶极辐射和光源发光 15

1.5 反射和折射——菲涅耳公式 19

一、菲涅耳公式 19

二、菲涅耳公式的推导 20

三、菲涅耳公式讨论 23

习题 30

第二章 光的干涉 32

2.1 波的叠加和光的干涉现象 32

一、两束光干涉的条纹 32

二、波的叠加和相干光波 34

2.2 分波前干涉——菲涅耳型干涉 37

一、菲涅耳型干涉条纹的特性 37

二、菲涅耳型干涉装置 40

三、普通光源的大小对条纹对比的影响 光源的空间相干性 42

2.3 干涉场的光信息记录(全息记录)特性 46

一、物体的光信息 46

二、干涉场中的波前信息 46

三、光信息的照相记录 48

2.4 分振幅干涉——薄板两束光干涉 49

一、薄板干涉概述 49

二、等倾干涉和迈克尔逊干涉仪 52

三、光源的时间相干性 54

四、等厚干涉 58

2.5 多束光干涉 62

一、光栅干涉 63

二、薄板上的反射和透射 66

三、薄板多束光干涉 68

四、法布里-珀罗干涉装置 71

2.6 干涉镀膜原理 74

一、增透膜原理 74

二、增反膜原理 77

三、干涉滤光片原理 79

习题 81

第三章 光的衍射和现代光学的基础知识 84

3.1 绪论 84

一、衍射现象和现代光学 84

二、惠更斯-菲涅耳原理和菲涅耳-基尔霍夫公式 85

三、衍射分类 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 86

四、巴俾涅原理 88

3.2 菲涅耳衍射 88

一、菲涅耳波带法 89

二、圆孔和圆屏的菲涅耳衍射花样 91

三、菲涅耳波带板 92

四、直边和单缝的菲涅耳衍射 93

3.3 单孔夫朗和费衍射和傅里叶变换 96

一、单缝衍射 96

二、矩孔衍射 99

三、圆孔衍射 100

四、单孔夫朗和费衍射的傅里叶积分运算 102

五、夫朗和费衍射和傅里叶变换 104

3.4 光栅——多缝的干涉和夫朗和费衍射 112

一、多缝的干涉和衍射 113

二、光栅作为光谱仪器的性能 116

三、用傅里叶变换讨论光栅衍射 119

四、光栅类型 123

3.5 全息照相 127

一、引言 127

二、全息照相原理 128

三、全息图类型 130

四、全息照相应用简介 133

3.6 空间滤波和光学信息处理 135

一、阿贝成像理论 135

二、阿贝-波特实验 138

三、频域处理系统和光学信息处理举例 139

3.7 成像光学系统的像质评价和光学传递函数 143

一、成像系统的分辨率 143

二、像的形成和点扩散函数 146

三、物的频谱和余弦物的像 149

四、光学传递函数 151

习题 152

第四章 光的偏振和光在各向异性介质中的传播 156

4.1 偏振光和自然光 156

一、偏振光波的三种形态 156

二、偏振光和自然光 158

三、反射和折射偏振 159

4.2 双折射观象和晶体的光学各向异性 160

一、双折射 160

二、晶体在光学上的各向异性 162

三、晶体的波阵面和惠更斯泎图法 164

4.3 晶体偏振器件 165

一、偏振器和马吕斯定律 166

二、晶体线偏振器件 166

三、晶片和补偿片 168

4.4 偏振光的产生和检验 170

一、三种偏振光的产生 170

二、三种偏振光的检验 172

4.5 偏振光干涉 173

一、平行光的色偏振(偏振光的等厚干涉) 173

二、会聚光的色偏振(偏振光的等倾干涉) 175

4.6 旋光现象和法拉弟效应 176

一、旋光现象 176

二、菲涅耳旋光理论 178

三、法拉弟效应——偏振面的磁致旋转 179

4.7 人为双折射现象 180

一、光弹效应 181

二、克尔效应 181

三、克尔磁光效应 182

四、普克尔斯(pockels)效应 182

习题 183

第五章 分子光学——散射、吸收和折射色散 185

5.1 分子光学现象 185

一、光的散射 185

二、光的吸收 187

三、光的折射色散 189

5.2 振荡电偶极子——经典的原子分子模型 191

一、带电粒子的电磁作用 191

二、电偶极子的电磁辐射 192

三、介质的电磁光学性质 192

四、自由电子和金属的电磁光学性质 195

5.3 分子理论 196

一、光波在均匀透明介质中的折射和反射 196

二、散射的分子理论 196

三、折射色散和吸收的分子理论 197

习题 202

第六章 光的量子效应和波粒二象性 203

6.1 光的量子效应 203

一、光电效应 203

二、康普顿效应 207

三、光化学效应 209

6.2 热辐射 212

一、基尔霍夫定律和黑体 213

二、黑体辐射和普朗克公式 214

三、能量子假设 216

6.3 氢原子光谱和玻尔假设 217

一、氢原子光谱的规律 217

二、玻尔假设 219

三、玻尔第一假设和氢原子能级 220

四、玻尔第二假设和氢原子光谱 221

6.4 波粒二象性 223

一、光的波粒二象性 223

二、物质波——微观粒子的波粒二象性 224

习题 230

第七章 原子发光和激光 231

7.1 原子的激发和发光 231

一、原子在能级上的分布 231

二、原子的激发 233

三、激活原子的辐射特性 236

四、原子光谱线的强度分布和谱线展宽 239

7.2 受激发射和爱因斯坦辐射公式 241

一、受激发射 241

二、三种辐射跃迁几率和爱因斯坦辐射公式 243

7.3 激光器原理(激光的产生) 244

一、概述 244

二、光在激活介质中的放大 245

三、谐振腔中光的增益放大 250

四、几种激光器简介 253

7.4 激光器原理(谐振腔的调制作用) 255

一、谐振腔的振荡频率 激光纵模 255

二、谐振腔的横模光斑和频率 257

三、基模高斯光束 261

习题 264