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绪论 1

第一章 光波的基本性质 5

1-1 电磁场基本方程 5

1-1-1 麦克斯韦方程 5

1-1-2 物质方程 6

1-1-3 电磁场的能量定律 6

1-1-4 波动方程 7

1-2 标量波 7

1-2-1 平面波 7

1-2-3 谐波 10

1-2-2 球面波 10

1-2-4 相速度和群速度 12

1-3 矢量波 15

1-3-1 一般的电磁平面波 15

1-3-2 谐电磁平面波 17

1-3-3 椭圆偏振光各参量之间的关系 20

1-4 复杂波的傅里叶分析 23

1-4-1 傅里叶级数和傅里叶变换 23

1-4-2 三种波的傅里叶变换 27

1-5 平面波的反射和折射 31

1-5-1 边界条件 31

1-5-2 反射定律和折射定律 34

1-5-3 菲涅耳公式 36

1-5-4 反射率和透射率 40

1-5-5 反射和折射时的偏振 45

1-5-6 在垂直入射和掠入射情况下反射光的相位跃变 47

1-5-7 线偏振光入射角不为零或π／2时反射光振动面的旋转 50

1-5-8 全反射 50

1-6 多普勒效应 56

第二章 双光束的干涉 68

2-1 两束光的干涉 68

2-1-1 两束光的干涉现象 68

2-1-2 两束光干涉的光强公式 69

2-1-3 光程差和位相差 70

2-1-4 极值光强的条件和条纹间距 72

2-1-5 干涉条纹的光强分布和条纹的可见度 72

2-1-6 原子发光的特点和获得相干光的方法 73

2-2 双缝干涉 76

2-2-1 双缝干涉的光程差和位相差 76

2-2-2 亮暗条纹的位置 77

2-3 驻波 78

2-4 薄板的干涉 80

2-4-1 点光源的干涉 80

2-4-2 使用扩展光源时干涉条纹的定域 82

2-4-3 等倾干涉 83

2-4-4 等厚干涉 87

2-5 迈克耳逊干涉仪及其他干涉仪 93

2-5-1 迈克耳逊干涉仪 93

2-5-2 干涉测长仪 95

2-5-3 特外曼-格林干涉仪 96

2-5-4 其它干涉装置 98

2-6 光源的相干性 99

2-6-1 相干长度和时间相干性 99

2-6-2 相干时间和谱线宽度间的关系 101

2-6-3 空间相干性 103

2-6-4 光源尺寸对干涉效应的影响 106

3-1-1 多束相干光的获得 112

3-1 平行板的多光束干涉条纹 112

第三章 多光束干涉 112

3-1-2 多光束干涉的强度分布 113

3-1-3 干涉条纹的特点 117

3-2 法布里-珀罗干涉仪 118

3-2-1 干涉仪的结构 118

3-2-2 法布里-珀罗干涉仪的特性 119

3-2-3 法布里-珀罗干涉仪应用举例 124

3-3 单层光学膜 126

3-3-1 光学膜的作用 126

3-3-2 单层膜的反射率 127

3-4-1 γ／4膜系多层高反射膜 131

3-4 多层光学膜 131

3-4-2 干涉滤光片 136

3-4-3 冷光镜 138

3-4-4 偏振薄膜 139

3-4-5 光学膜的制备及测量 140

第四章 光的衍射 146

4-1 惠更斯-菲涅耳原理 146

4-1-1 衍射现象的主要特点 146

4-1-2 惠更斯-菲涅耳原理 147

4-2 标量衍射理论基础 150

4-2-1 数学予备知识 150

4-2-2 平面屏幕衍射的基尔霍夫理论 152

4-2-3 平面屏幕衍射的瑞利——索末菲理论 156

4-3 夫琅和菲单缝衍射 158

4-3-1 衍射光强的计算 158

4-3-2 对光强分布公式的分析 161

4-3-3 巴俾涅定理 163

4-4 夫琅和菲圆孔衍射 164

4-4-1 衍射光强的计算 164

4-4-2 理想光学系统的分辨本领 167

4-5 夫琅和菲双缝和多缝衍射 172

4-5-1 双缝的干涉和衍射 172

4-5-2 多缝的干涉和衍射 175

4-6-1 平面衍射光栅 179

4-6 衍射光栅 179

4-6-2 炫耀光栅 184

4-6-3 光栅摄谱仪 186

4-6-4 光栅和法布里-珀罗干涉仪分光性能的比较 188

4-6-5 超声光栅 189

4-7 菲涅耳衍射 194

4-7-1 圆孔衍射 194

4-7-2 圆屏衍射 199

4-7-3 直边衍射 200

4-7-4 波带片 203

4-8-1 什么是全息照相 206

4-8 全息照相 206

4-8-2 全息照相的基本原理 207

4-8-3 全息照相的特点和应用举例 217

第五章 光的吸收、色散和散射 222

5-1 光和物质相互作用的经典理论 222

5-1-1 麦克斯韦电磁理论的困难 222

5-1-2 谐振子的自由振动 223

5-1-3 谐振子的阻尼振动 225

5-1-4 谐振子的受迫振动 227

5-1-5 折射率和极化率 228

5-2-1 一般吸收和选择吸收 230

5-2 光的吸收 230

5-2-3 固体和液体的吸收 233

5-2-2 气体的吸收 233

5-3 光的色散 234

5-3-1 正常色散 234

5-3-2 反常色散 236

5-3-3 色散现象的解释 237

5-4 光的散射 238

5-4-1 光的散射现象 238

5-4-2 分子散射的特点 239

5-4-3 米氏散射的特点 242

6-1-1 张量 244

第六章 晶体光学 244

6-1 光学各向异性性质 244

6-1-2 各向异性媒质的介电张量 247

6-2 单色平面电磁波在各向异性晶体中的结构 249

6-2-1 各向异性晶体中的电磁场方程 249

6-2-2 单色平面电磁波在晶体中的结构 252

6-3 晶体光学特性的几何表示 257

6-3-1 折射率椭球(光率体) 257

6-3-2 折射率曲面和波矢曲面 267

6-3-3 射线曲面-波面 271

6-4-1 光在晶体中的双折射和双反射现象-惠更斯作图法 272

6-4 平面光波在晶体表面上的反射和折射 272

6-4-2 光在各向异性媒质界面上的反射定律和折射定律 274

6-4-3 斯涅耳作图法 275

6-4-4 单轴晶体双折射的几个特例 275

6-4-5 全反射 277

6-5 偏振器和补偿器 278

6-5-1 偏振器 278

6-5-2 补偿器 284

6-6 光通过由双折射片隔开的两个偏振器后的干涉 286

6-6-1 平行光束垂直通过晶片 286

6-6-2 会聚(发散)光束通过晶片 290

6-7-1 晶体定向 296

6-7 晶体定向 主折射率测定色散 温度对折射率的影响 296

6-7-2 主折射率的测定 297

6-7-3 色散 299

6-8 旋光性 301

6-8-1 旋光现象 301

6-8-2 对旋光现象的解释 302

6-8-3 石英晶体中的波面和光的振动形式 304

6-8-4 旋光晶体的双折射 305

第七章 电光效应和磁光效应 311

7-1 引言 311

7-2 克尔效应 312

7-3-1 线性电光系数 313

7-3 线性电光效应-普克尔效应 313

7-3-2 晶体对称性对电光张量对独立分量数目的限制 314

7-4 电光晶体的纵向运用和横向运用 320

7-4-1 KDP类晶体的纵向运用和横向运用 320

7-4-2 LiNbO3晶体的纵向运用和横向运用 329

7-4-3 GaAs类晶体(43m点群)的电光效应 335

7-5 电光效应的应用 338

7-5-1 电光调制 338

7-5-2 电光偏转 340

7-6 近轴电光延迟和近轴调制性能 341

7-7 法拉第效应及其应用 347

Ⅰ-1 二维傅里叶变换 350

附录Ⅰ 傅里叶光学对衍射问题的处理 350

Ⅰ-2 惠更斯-菲涅耳原理的进一步讨论 356

Ⅰ-3 夫琅和菲衍射图样的例子 361

Ⅰ-4 菲涅耳衍射图样的例子 367

附录Ⅱ 结晶学基本知识 370

Ⅱ-1 晶体的格子构造 370

Ⅱ-2 晶体的对称性 372

Ⅱ-3 晶体的分类及其表示法 373

Ⅱ-4 晶体的定向 375

Ⅱ-5 晶体切割实例 382