光学 1PDF电子书下载

第一章引言 1

1.1．科学图式 1

1.6．光与生物科学的关系 4

1.9．光与物理学科的关系 5

1.10．波或微粒 6

1.11．光线 6

1.12．干涉和衍射 7

1.13．波动理论的发展 8

1.14．电磁理论 10

1.15．电磁波谱 11

1.16．光子 12

1.17．相对论 14

1.18．近代理论 14

1.21．相干性 16

习题［1（i）一1（v）］ 18

第二章波动理论（i）导言 19

2.1．基本概念 19

2.3．拉紧的弦上的波 20

2.5．传播——相速度 21

2.7．三维波 22

2.8．均匀各向同性媒质 23

2.9．波矢量 23

2.10．各向同性媒质中的平面波 24

2.11．能量和动量的输运 24

2.13．波动方程 25

2.15．球面波——平方反比定律 27

2.16．多普勒－斐索原理 28

2.20．用复量表示波动 31

习题［2（i）—2（ii）］ 32

参考文献 32

第三章波动理论（ii）正弦波的合成 33

3.1．叠加原理 33

3.2．线性光学和非线性光学 33

3.3．α和ε的矢量表示 34

3.4．简谐波的叠加 35

3.5．代数法 35

3.6．矢量法 36

习题［3（i）—3（iv）］ 37

3.7．复变量计算法 38

习题［3（v）—3（viii）］ 39

3.8．惠更斯原理 40

3.11．平面上的反射和折射 41

3.13．反射和折射的波动理论 43

3.14．球面上的反射和折射：反射镜和透镜 45

习题［3（ix）—3（x）］ 47

3.17．色散 47

3.20．驻波 49

3.22．光驻波实验 51

3.24．反射系数——垂直入射情况 53

3.27．光程差 55

3.28．波导 56

3.29．干涉条纹 57

3.30．反射和折射的微粒说 58

习题［3（xi）—3（xv）］ 60

第四章光的有限长波列表示 61

4.1．光谱的类型 61

4.2．线光谱和连续光谱 61

4.3．带光谱 62

4.4．红外和紫外辐射 62

4.5．吸收光谱 62

4.6．原子振子 63

4.8．迈克耳孙干涉仪 64

4.10．条纹的可见度 66

4.15．不规则轮廓的波 70

4.17．傅里叶级数 72

4.19．傅里叶积分 75

4.21．高斯波群 77

4.25．谱线宽度 81

4.28．波群的传播——群速度 84

4.32．光的波群表示 87

4.33．白光 88

习题［4（i）-4（ix）］ 89

参考文献 91

附录4A傅里叶级数和傅里叶积分定理 91

4A.10．截然受限波列的分析 98

4A.12．截然受限波带的轮廓 99

4A.13．阻尼谐波的能量分布 99

4A.14．高斯波群 100

4A.15．波群在色散媒质中的传播 101

4A.16．功率谱 102

4A.17．自相关函数 103

4A.18．互相关函数 103

第五章干涉 105

5.1．光度相加 105

5.2．独立光源的相互作用 105

5.3．杨氏实验 107

习题［5（i）—5（iii）］ 108

5.4．获得良好可见度的条件 108

5.5．相干性 110

5.7．一束光的相干性 111

5.12．薄膜产生的干涉 115

5.14．条纹的可见度 117

5.16．条纹是等程差的轨迹 119

5.17．等倾条纹 120

5.18．等厚条纹 120

5.19．牛顿环 120

习题［5（iv）-5（xi）］ 121

5.20．干涉条纹的定域 123

5.22．不反射膜 125

5.24．高效率反射膜 127

习题［5（vii）-5（xiv）］ 128

5.26．多光束干涉 129

5.28．法布里－珀罗干涉仪 132

5.29．沟槽光谱 132

习题［5（xv）-5（xvii）］ 133

5.31．叠加条纹 133

5.34．消色差条纹 135

5.36．消色差条纹系 137

5.40．干涉滤光器 142

习题［5（xviii）-5（xx）］ 142

5.42．多层膜的计算机辅助设计 144

5.43．激光 145

5.44．激光的若干应用 147

参考文献 148

附录5A相干性 149

5A.4．γ12的计算 151

5A.5．迈克耳孙测星干涉仪 151

5A.7．强度相关干涉仪 153

5A.11．相干度的测量 154

第六章衍射 156

6.1．观察结果的一般特性 156

6.3．菲涅耳衍射和夫琅和费衍射 157

6.5．惠更斯原理的发展 159

6.6．菲涅耳方法 161

6.7．菲涅耳带 161

6.9．圆孔的菲涅耳衍射 163

6.10．圆形障碍物的菲涅耳衍射 163

习题［6（i）-6（viii）］ 165

6.11．夫琅和费衍射 166

6.12．衍射光栅 166

6.16．二维光栅 169

6.17．莫阿条纹 170

6.18．三维光栅 171

6.19．形状因数 173

6.21．在玻璃或金属上刻划的光栅 176

6.24．红外光栅 178

6.25．振幅光栅和相栅 179

6.26．阶梯光栅和中阶梯光栅 180

习题［6（ix）-6（xvii）］ 181

6.27．衍射的普遍理论 182

6.28．基尔霍夫的分析 183

6.29．圣·维南假说 183

6.30．波群概念的推广 184

6.32．有限宽的光束——一维情况 186

6.35．二维屏的衍射 188

6.38．圆孔衍射 189

6.39．许多同样开孔的衍射 191

6.41．无规排列 193

6.43．巴俾涅原理 194

习题［6（xviii）-6（xx）］ 196

6.45．多个圆孔或多个障碍物的衍射 197

6.46．杨氏衍射测微器 197

6.47．角功率谱 198

6.48．光由声波的衍射 199

6.49．无规则屏的衍射 200

6.50．菲涅耳衍射 201

6.51．由全息图再现图象 204

6.59．利普森衍射计 212

6.60．倏逝波 213

6.61．很窄狭缝的衍射 214

6.62．费马原理 215

6.65．古尹实验 217

6.66．波动光学与光线光学的关系 218

6.67．费马原理作为光线光学定律的普遍叙述 219

参考文献 219

附录6A基尔霍夫衍射公式 221

附录6B凹光栅 224

附录6C波带片 227

附录6D菲涅耳衍射 229

6D.1．菲涅耳积分 229

6D.3．考纽螺线 230

6D.4．直边衍射 232

第七章光学仪器：几何光学 233

7.1．象的形成 233

7.2．共轴球面系统 234

7.3．傍轴光线 235

7.4．符号惯例和记号 236

7.6．球面上的衍射 237

习题［7（i）］ 238

7.7．放大率关系 239

7.8．麦克斯韦条件 240

7.9．基点 240

7.10．焦点和主点 241

7.11．象的作图法 242

7.12．成象位置和大小的计算 243

习题［7（ii）—7（v）］ 245

7.13．节点 245

习题［7（vi）—7（vii）］ 246

习题［7（viii）］ 247

7.15．最初和最后媒质相同的透镜系统 247

7.16．反折系统，或称反射系统 248

7.17．基点位置的计算 249

7.18．光焦度公式 249

7.19．焦点位置 251

7.20．望远系统 252

7.22．计算共轴系统的一般提示 253

习题［7（ix）—7（xv）］ 253

7.23．色差 254

7.24．消色差系统 255

7.26．光阑 257

7.27．孔径光阑 257

7.28．场阑 258

7.29．向场镜 259

7.30．眼睛 260

7.31．放大镜和目镜 261

7.33．复合显微镜 263

7.34．反射望远镜 263

7.35．反射镜和作反射镜用的棱镜 265

7.36．恒偏向单色器 267

7.37．摄远镜头和变焦距镜头 267

7.39．投影系统 270

7.40．光导管 271

7.42．纤维光学——象的传递 272

7.13．纤维光学的应用 273

参考文献 274

第八章光学仪器：波动理论 276

8.1．光学仪器的功用 276

8.2．光学象的缺欠 276

8.3．历史回顾 277

8.5．瑞利分辨限理论 278

8.6．瑞利判据 278

8.7．望远镜的分辨限 279

习题［8（i）-8（iii）］ 280

8.8．有用放大率和空放大率 281

8.9．光栅摄谱仪的分辨本领 281

8.10．棱镜摄谱仪的分辨本领 282

习题［8（iv）-8（x）］ 284

8.12．白光光谱的纯度 285

8.13．显微镜的分辨极限（非相干照明） 286

8.14．阿贝理论——相干照明 287

8.15．分辨极限——相干照明 289

8.16．细节的再现 289

8.17．伪细节的可能性 290

8.18．象差的光线理论与波动理论 291

8.20．象差函数 293

8.21．球面象差 294

8.22．彗形象差 294

8.23．象散和象场弯曲 295

8.25．畸变 297

8.26．色效应 298

8.27．光学传递函数 298

8.30．相干照明 301

8.33．象差对传递函数的影响（相干光） 305

8.36．非相干照明 307

8.37．象差效应（非相干照明） 308

8.38．相衬显微镜 309

8.43．暗场照明和纹影法 312

8.44．切趾法 314

8.45．人眼的衬比敏感度 315

8.47．光学滤波 317

参考文献 317

附录8A 光学传递函数 318

8A.1．历史回顾 318

8A.2．扩展函数 319

8A.3．等晕性 320

8A.4．相干照明 320

8A.5．周期物和非周期物 321

8A.6．E和u之间的关系 321

8A.7．非相干照明 322

附录8B 象差的校正 323

8B.1．象差的校正 323

8B.3．齐明系统——正弦条件 324

8B.4．非球面的利用——施密特照相机 325

8B.5．简单光学系统的设计 326

附录8C 光学元件和光学仪器的检验 327

8C.2．傅科刀口检验法 327

8C.3．泽尼克相衬检验法 328

8C.4．光学传递函数的测量 329

附录8D 塔耳波特谱带 329

8D.1．塔耳波特谱带 329

习题［8（xi）—-8（xiii）］ 331

第九章干涉仪计量术 333

9.2．根据干涉类型分类 333

9.4．干涉仪用途的分类 334

9.5．光学元件的检验 335

9.6．特外曼－格临干涉仪 335

9.10．斐索法 338

9.14．多光束条纹 340

9.15．机械量规的检验 341

习题［9（i）—9（ii）］ 343

9.17．机械位移的测量 343

9.18．折射率及折射率微小差异的测量 344

习题［9（iii）—9（viii）］ 347

9.24．法布里－珀罗标准具的分辨限 348

9.25．波长的测量 350

9.26．用精密小数法比较波长 350

习题［9（ix）—9（xii）］ 353

9.31．长度的光学标准与机械标准的比较 354

9.36．长度标准 357

9.38．米的定义 358

9.39．超精细结构的研究 358

9.40．精细度 359

9.41．应用傅里叶分析的干涉量度学 361

9.43．马赫－曾特尔干涉仪 363

9.44．波面错位干涉仪 364

9.45．干涉显微镜 365

9.46．散射干涉仪 367

9.47．球面法布里－珀罗标准具（FPS） 368

9.48．散焦球面法布里－珀罗标准具（DFPS） 369

9.50．高稳定干涉仪的设计 370

9.51．紧邻光路和共同光路干涉仪 371

9.52．补偿干涉仪 371

参考文献 372

第十章辐射的探测和测量 374

10.2选择性和非选择性探测器 374

10.4．相对响应度 376

10.5．热探测器 376

10.8．热探测器的时间常数 378

10.10．选择性探测器 380

10.11．光电发射管 380

10.12．光电导管和光生伏打电池 381

10.13．最小可探测通量 382

10.14．照相底片 384

10.16．选择性探测器的定标 385

10.17．物理光度学 387

10.19．分光光度计 389

10.20．吸收分光光度学 390

10.21．人眼作为辐射探测器 391

10.22．C.I.E.光度标 392

10.25．暗适应 395

10.26．光度学——定义 395

10.28．光度单位 399

10.29．光度测量 399

10.30．照明问题 401

10.31．颜色标志 401

10.32．三原色原理 402

10.35．线性相加性 405

10.36．色品图 405

10.37．颜色测量的C.I.E.系统 407

10.39．色视觉的变异 409

参考文献 410

第十一章光速和相对论光学 412

11.1．历史回顾 412

11.2．测量光速（cL）的方法 412

11.3．罗默法 413

11.4．斐索法（机械快门法） 414

11.5．旋转镜法 414

11.6．应用电光快门的方法 416

11.10．射频电磁波的测量 419

11.11．长度与时间的原子标准 419

11.13．速度随折射率的变化 420

11.14．相对论 421

11.15．地球与以太的相对速度 421

11.17．迈克耳孙－莫雷实验 423

11.20．斐兹杰惹－洛伦兹收缩 426

11.21．狭义相对论 427

11.22．速度的相加 428

11.23．时间拉长和空间缩短 429

11.25．光源与观察者作相对运动的实验 430

习题［11（i）—11（v）］ 432

11.26．径向多普勒效应 433

11.27．时间拉长 434

习题［11（vi）—11（vii）］ 436

11.31．运动镜对光的反射 438

习题［11（viii）—11（ix）］ 438

11.32．光行差实验 439

11.33．对运动媒质做的实验 440

11.34．质量与能量的关系 441

11.35．光子的质量、动量和能量 442

11.37．转动系统中的干涉 444

习题［11（x）］ 445

11.40．星云红移 446

11.41．切仑可夫辐射 447

参考文献 448

第十二章偏振光 451

12.1．标量波与矢量波理论 451

12.2．马吕斯实验 452

12.3．偏振面的定义 453

12.4．布儒斯特定律 454

12.5．透射引起的偏振 454

12.6．双折射 455

12.10．马吕斯定律 460

12.11．产生平面偏振光的方法 461

12.12．尼科耳棱镜、傅科棱镜和格兰－汤普森棱镜 461

12.13．吸收引起的偏振 463

12.14．起偏振装置的应用 463

12.15．平面偏振光束的相互作用 465

12.18．圆偏振光和椭圆偏振光 467

习题［12（i）—12（vi）］ 470

12.20．晶体中的惠更斯波面 471

12.21．单轴晶体惠更斯波面的验证 472

12.22．偏振光在各向异性薄板内的传播 474

12.25．四分之一波片 477

12.26．两块以上薄板的串联 478

习题［12（vii）—12（xiv）］ 479

12.27．偏振光分析 480

12.29．斯托克斯参量 481

12.30．鲍英卡勒球——偏振光的表示法 482

12.31．非偏振光的表示法 483

12.32．矩阵方法 484

习题［12（xv）—12（xvi）］ 484

12.33．巴俾涅补偿器 485

12.35．旋光偏振 487

12.38．双折射和旋光的色散 490

习题［12（xvii）—12（xxi）］ 491

12.44．双石英片 495

12.45．量糖术 495

习题［12（xxii）—12（xxv）］ 497

12.48．萨伐尔板 498

12.50．应用双折射的干涉量度装置 499

12.51．干涉显微镜 500

12.52．波面错位干涉显微镜 500

12.53．双折射滤光器 501

参考文献 503