物理光学与应用光学 第3版PDF电子书下载

绪论 1

第1章 光在各向同性介质中的传播特性 3

1.1光波的特性 3

1.1.1光电磁波及麦克斯韦电磁方程 3

1.1.2几种特殊形式的光波 7

1.1.3光波场的频率域表示 14

1.1.4光波的速度 20

1.1.5平面光波的横波性、偏振态及其表示 23

1.2光波在介质界面上的反射和折射 28

1.2.1反射定律和折射定律 29

1.2.2菲涅耳公式、反射率和透射率 29

1.2.3反射和折射的相位特性 34

1.2.4反射和折射的偏振特性 36

1.2.5全反射 40

1.2.6左手材料和负折射现象 43

1.3光波在金属表面上的反射和折射 45

例题 49

习题 54

第2章 光的干涉 60

2.1双光束干涉 60

2.1.1产生干涉的基本条件 60

2.1.2双光束干涉 63

2.2平行平板的多光束干涉 71

2.3光学薄膜 76

2.3.1光学薄膜的反射特性 77

2.3.2薄膜波导 86

2.4典型干涉仪 91

2.4.1迈克尔逊干涉仪 91

2.4.2马赫-泽德干涉仪 94

2.4.3法布里-珀罗干涉仪 95

2.5光的相干性 104

2.5.1光的相干性 105

2.5.2相干性的定量描述 113

2.5.3激光的相干性 117

例题 119

习题 125

第3章 光的衍射 131

3.1衍射的基本理论 131

3.1.1光的衍射现象 131

3.1.2惠更斯-菲涅耳原理 132

3.1.3基尔霍夫衍射公式 133

3.2夫朗和费衍射 139

3.2.1夫朗和费衍射装置 139

3.2.2夫朗和费矩形孔和圆孔衍射 140

3.2.3夫朗和费单缝和多缝衍射 149

3.2.4巴俾涅原理应用 155

3.3菲涅耳衍射 155

3.3.1菲涅耳衍射的菲涅耳波带法 155

3.3.2菲涅耳衍射的积分解法 164

3.4光栅和波带片 168

3.4.1衍射光栅 168

3.4.2波导光栅 175

3.4.3全息光栅 178

3.4.4波带片 180

3.5全息照相 183

3.5.1全息照相原理 183

3.5.2全息照相技术 188

3.5.3数字全息 192

3.6傅里叶光学、二元光学、近场光学基础简介 194

3.6.1光衍射现象的傅里叶分析——傅里叶光学基础 194

3.6.2二元光学——衍射光学 206

3.6.3近场光学简介 213

例题 217

习题 224

第4章 光在各向异性介质中的传播特性 230

4.1晶体的光学各向异性 230

4.1.1张量的基础知识 230

4.1.2晶体的介电张量 232

4.2理想单色平面光波在晶体中的传播 233

4.2.1光在晶体中传播特性的解析法描述 233

4.2.2光在晶体中传播特性的几何法描述 243

4.3平面光波在晶体界面上的反射和折射 255

4.3.1光在晶体界面上的双反射和双折射现象 255

4.3.2单轴晶体的负折射和负反射现象 261

4.4晶体光学元件 262

4.4.1偏振器 262

4.4.2波片和补偿器 268

4.5晶体的偏光干涉 271

4.5.1平行光的偏光干涉 272

4.5.2会聚光的偏光干涉 276

例题 281

习题 285

第5章 晶体的感应双折射 290

5.1电光效应 290

5.1.1电光效应的描述 290

5.1.2晶体的线性电光效应 291

5.1.3晶体的二次电光效应 303

5.1.4晶体电光效应的应用举例 305

5.2声光效应 307

5.2.1弹光效应和弹光系数 307

5.2.2声光衍射 310

5.3晶体的旋光效应与法拉第效应 313

5.3.1晶体的旋光效应 313

5.3.2法拉第效应 316

例题 318

习题 320

第6章 光的吸收、色散和散射 322

6.1光与介质相互作用的经典理论 322

6.2光的吸收 325

6.2.1光吸收定律 325

6.2.2吸收光谱 326

6.3光的色散 328

6.3.1色散率 329

6.3.2正常色散与反常色散 329

6.4光的散射 332

6.4.1光的散射现象 332

6.4.2瑞利散射 332

6.4.3米氏散射 335

6.4.4分子散射 335

6.4.5喇曼散射 336

例题 337

习题 339

第7章 几何光学基础 341

7.1几何光学的基本定律 341

7.1.1波面、光线和光束 341

7.1.2基本定律 343

7.1.3光学系统及物像的基本概念 347

7.1.4光学系统成完善像的条件 348

7.2单个折射球面的光路计算 350

7.2.1符号法则 350

7.2.2单个折射球面的光路计算公式 351

7.2.3单个折射球面近轴区光路计算公式 354

7.3单个折射球面的近轴区成像 354

7.3.1物像公式 354

7.3.2焦距及光焦度 355

7.3.3高斯公式和牛顿公式 356

7.3.4放大率 357

7.3.5拉亥不变量 359

7.4球面反射镜成像 359

7.4.1焦点和焦距 359

7.4.2物像公式 360

7.4.3放大率 360

7.5共轴球面光学系统 360

7.5.1转面公式 361

7.5.2拉亥公式 362

7.5.3放大率公式 362

7.6薄透镜成像 363

7.6.1透镜的分类 363

7.6.2薄透镜成像 363

7.6.3薄透镜物像的几个特殊位置关系 365

7.7平面的折射成像 365

7.7.1平面折射光路计算公式 365

7.7.2折射平面近轴区成像 366

7.7.3折射平行平板的光路计算 366

7.7.4折射平行平板的成像 367

7.8平面镜和棱镜系统 368

7.8.1平面镜成像 368

7.8.2双平面镜系统成像 369

7.8.3反射棱镜 372

7.8.4反射棱镜的成像 373

7.8.5折射棱镜 376

例题 378

习题 382

第8章 理想光学系统 384

8.1理想光学系统的基点和基面 384

8.1.1理想光学系统的基本特性 384

8.1.2理想光学系统的基点和基面 385

8.1.3基本几何光学元件的基点和基面 387

8.2理想光学系统的物像关系 388

8.2.1图解法求像 388

8.2.2理想光学系统成像公式 389

8.2.3放大率 391

8.2.4理想光学系统的基点位置关系 392

8.2.5光学系统基点的测量 392

8.3理想光学系统的组合 394

8.3.1双光组组合 394

8.3.2正切法 396

8.3.3截距法 398

8.3.4无焦系统 398

8.4厚透镜及其基点与基面 399

8.4.1厚透镜基点一般公式 400

8.4.2厚透镜基点 400

8.5矩阵在近轴光学系统中的应用 403

8.5.1光线矢量的线性变换矩阵 403

8.5.2基本光学元件的特征传递矩阵 404

8.5.3光学系统的传递矩阵计算 406

8.5.4高斯矩阵与光学系统主平面和焦点的位置关系 408

8.5.5传递矩阵在激光谐振腔设计中的应用 409

8.6 ABCD法则及其在激光束传输中的应用 411

8.6.1 ABCD法则——光波面曲率半径在传播介质中的变化规律 411

8.6.2 ABCD法则用于基模高斯光束的传播 412

8.6.3基模高斯光束经过薄透镜的变换 413

8.6.4基模高斯光束经过无焦系统的变换 415

例题 416

习题 419

第9章 光学系统像差基础和光路计算 422

9.1光学系统中的光阑 422

9.1.1光阑及其分类 422

9.1.2孔径光阑和入/出瞳 423

9.1.3视场光阑和入/出窗 425

9.2光学系统光阑对成像的影响 426

9.2.1渐晕 426

9.2.2景深和焦深 428

9.2.3几个特殊光学系统的光阑的作用 432

9.3像差基本概念 434

9.3.1像差的描述和分类 434

9.3.2球差 435

9.3.3彗差 436

9.3.4像散 437

9.3.5场曲 439

9.3.6畸变 440

9.3.7位置色差（轴向色差） 441

9.3.8倍率色差（垂轴色差） 442

9.4光学系统中一般光路计算 443

9.4.1光学系统计算光路的分类 443

9.4.2光学系统近轴光线的光路计算 443

9.4.3光学系统子午面内光线的光路计算 444

9.4.4沿轴外物点主光线细光束的光路计算 446

9.5光学系统设计软件——ZEMAX简介 448

9.5.1 ZEMAX基本概况 449

9.5.2 ZEMAX设计环境 450

9.5.3光学系统结构的设定 451

9.5.4光学系统成像的分析 454

9.5.5光学系统结构的优化 455

例题 456

习题 458

第10章 光学仪器的基本原理 459

10.1光辐射基本概念和规律 459

10.1.1光辐射基本物理量 459

10.1.2光源直接照射表面时的光照度（距离平方反比定律 464

10.1.3光亮度的传递规律 465

10.2眼睛 467

10.2.1眼睛的结构 467

10.2.2眼睛的调节和适应 468

10.2.3眼睛的缺陷与校正 468

10.2.4眼睛的分辨率 469

10.3放大镜 470

10.3.1视角放大率 470

10.3.2放大镜的视角放大率 471

10.3.3放大镜的光束限制 472

10.4显微镜 472

10.4.1显微镜的结构及其成像 472

10.4.2显微镜的分辨率 473

10.4.3显微镜的视角放大率 474

10.4.4显微镜的聚光本领 475

10.4.5显微镜的光束限制 476

10.5望远镜 476

10.5.1望远镜的结构 476

10.5.2望远镜的分辨率 477

10.5.3望远镜的放大本领 478

10.5.4望远镜的聚光本领 479

10.6物镜和目镜 480

10.6.1显微镜的物镜 480

10.6.2望远镜的物镜 482

10.6.3目镜 484

例题 486

习题 491

部分习题参考答案 492

参考文献 500