光学PDF电子书下载

绪论 1

0.1 光是什么——历史的简单回顾 1

0.1.1 光的微粒说 1

0.1.2 光的波动说 1

0.1.3 光的波粒二象性 2

0.1.4 现代光学时期 3

0.2 光学的研究范畴、特色与现代进展简述 3

0.2.1 光学的研究范畴 3

0.2.2 光学的特色与现代进展简述 4

第1章 光的传播 6

1.1 光源与光谱 6

1.1.1 光源 6

1.1.2 光谱 7

1.2 光的几何光学传播规律 8

1.2.1 光线传播的实验规律 8

1.2.2 全反射 10

1.2.3 棱镜与色散 12

1.3 费马原理 13

1.3.1 光程 14

1.3.2 费马原理 14

1.4 惠更斯原理 17

1.4.1 波的几何描述 17

1.4.2 惠更斯原理 17

1.5 光度学基本概念 18

1.5.1 光的电磁理论基础 18

1.5.2 辐射通量和辐照度 20

1.5.3 视见函数 21

1.5.4 光通量和光照度 21

习题 22

第2章 几何光学基础 23

2.1 成像基本概念 23

2.1.1 物和像 23

2.1.2 物方和像方 物像之间的共轭性 24

2.1.3 物像之间的等光程性 24

2.2 单球面上的傍轴成像 24

2.2.1 傍轴条件 24

2.2.2 傍轴（单）球面折射的物像公式 26

2.2.3 单球面反射 28

2.2.4 傍轴物点成像的放大率 拉格朗日-亥姆霍兹定理 28

2.3 薄透镜成像 30

2.3.1 薄透镜物像公式 31

2.3.2 薄透镜成像作图法 33

2.3.3 透镜组成像 35

2.4 理想共轴球面系统（理想光具组理论） 37

2.4.1 理想成像与共线变换 37

2.4.2 基点和基面 37

2.4.3 物像关系 39

2.4.4 共轴球面系统的组合 40

2.5 几何光学仪器 42

2.5.1 眼睛 42

2.5.2 放大镜和目镜 44

2.5.3 显微镜 45

2.5.4 望远镜 46

2.5.5 投影仪和照相机 47

2.6 光阑与像差 48

2.6.1 光阑 48

2.6.2 像差概述 49

习题 54

第3章 光的干涉 56

3.1 波的叠加与干涉 56

3.1.1 波的叠加原理 56

3.1.2 干涉现象与相干条件 57

3.1.3 干涉条纹的可见度 60

3.1.4 相干光的获得 61

3.2 分波前干涉 62

3.2.1 杨氏实验 62

3.2.2 其他分波前装置 66

3.2.3 光场的空间相干性和时间相干性 68

3.3 分振幅干涉——薄膜干涉 72

3.3.1 等倾干涉 72

3.3.2 等厚干涉 77

3.3.3 增透膜与增反膜 81

3.4 迈克耳逊干涉仪 82

3.4.1 干涉仪结构和原理 83

3.4.2 干涉条纹 83

3.5 多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪 85

3.5.1 分波阵面法获得的多光束干涉 85

3.5.2 分振幅法获得的多光束干涉 87

3.5.3 法布里-珀罗干涉仪 89

习题 93

第4章 光的衍射 97

4.1 衍射的基本原理 97

4.1.1 光的衍射现象 97

4.1.2 惠更斯-菲涅耳（Huygens-Fresnel）原理 98

4.1.3 巴比涅原理 100

4.1.4 衍射的分类 100

4.2 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射 101

4.2.1 实验现象 101

4.2.2 菲涅耳半波带法 102

4.2.3 矢量图解法 104

4.2.4 菲涅耳波带片 105

4.3 夫琅禾费单缝衍射 108

4.3.1 实验装置和现象 108

4.3.2 单缝衍射的光强分布 109

4.3.3 单缝衍射因子的讨论 115

4.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的像分辨本领 116

4.4.1 夫琅禾费圆孔衍射 116

4.4.2 光学成像仪器的分辨本领 119

4.5 多缝夫琅禾费衍射 122

4.5.1 实验装置和衍射图样 122

4.5.2 强度分布公式 123

4.5.3 缝间干涉因子的特点 124

4.5.4 单缝衍射因子的作用 125

4.6 衍射光栅 126

4.6.1 光栅的分光性能 126

4.6.2 闪耀光栅 130

4.7 X射线衍射简介 131

4.8 全息照相简介 132

4.8.1 全息记录 133

4.8.2 全息再现 133

4.8.3 全息照相的特点 134

4.9 傅里叶光学概述 135

习题 135

第5章 光的偏振 晶体光学基础 138

5.1 光的偏振态 138

5.1.1 完全偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光） 138

5.1.2 非偏振光——自然光 141

5.1.3 部分偏振光 偏振度 142

5.2 偏振片的起偏与检偏 143

5.2.1 偏振片的作用机制 143

5.2.2 偏振片对不同偏振态的光强响应 144

5.3 光在界面上反射折射时偏振态的改变 147

5.3.1 菲涅耳公式 147

5.3.2 反射光与折射光的振幅比 149

5.3.3 反射光与折射光的相位变化 150

5.3.4 反射光与折射光的偏振态 153

5.3.5 玻璃片堆和布儒斯特窗 153

5.4 单轴晶体的双折射 154

5.4.1 双折射现象及基本规律 154

5.4.2 单轴晶体中点光源的波面 156

5.4.3 平面波在单轴晶体中的传播——惠更斯作图法 157

5.5 晶体光学器件 159

5.5.1 晶体偏振器 159

5.5.2 相位延迟器——波晶片和补偿器 161

5.6 圆偏振光和椭圆偏振光的获得与检验 164

5.6.1 光通过波晶片后偏振态的变化 164

5.6.2 圆偏振光和椭圆偏振光的获得 164

5.6.3 圆偏振光和椭圆偏振光的检验 165

5.6.4 光偏振态的检验 166

5.7 偏振光干涉 167

5.7.1 平行偏振光干涉 167

5.7.2 会聚偏振光的干涉 169

5.8 人工双折射及其应用 170

5.8.1 应力双折射 170

5.8.2 克尔效应 171

5.9 旋光现象 171

5.9.1 旋光现象与实验规律 171

5.9.2 菲涅耳对旋光现象的解释 172

习题 174

第6章 光的吸收、色散和散射 177

6.1 光的吸收 177

6.1.1 光的吸收定律 177

6.1.2 一般吸收与选择吸收 178

6.1.3 吸收光谱 179

6.2 光的色散 180

6.2.1 色散概念 三棱镜的色散率 180

6.2.2 正常色散与反常色散 181

6.2.3 色散的经典理论解释 182

6.3 光的散射 185

6.3.1 光的散射现象 185

6.3.2 瑞利散射 185

6.3.3 米氏散射与大粒子散射 187

6.3.4 自然界的散射现象 188

6.3.5 拉曼散射 188

习题 190

第7章 光的量子性 191

7.1 单色辐射出射度和吸收比 基尔霍夫定律 191

7.1.1 热辐射和发光 191

7.1.2 单色辐射出射度和吸收比 192

7.1.3 基尔霍夫定律 193

7.2 黑体辐射实验规律 193

7.2.1 绝对黑体 193

7.2.2 黑体辐射实验规律 194

7.2.3 维恩公式和瑞利-金斯公式 196

7.3 普朗克能量子假设与普朗克公式 197

7.4 光电效应 光子 199

7.4.1 光电效应及其实验规律 199

7.4.2 光电效应与波动理论的矛盾 201

7.4.3 爱因斯坦的光子假设和光电效应方程 201

7.5 康普顿效应 201

7.5.1 康普顿效应及实验规律 201

7.5.2 康普顿效应的量子解释 202

7.6 光的波粒二象性 204

7.6.1 光的粒子性 204

7.6.2 光的波粒二象性 德布罗意波 204

7.6.3 波粒二象性的统计解释 206

7.6.4 概率波与概率幅 不确定关系 206

7.6.5 光的本性 209

习题 209

习题参考答案 211

参考文献 213