光波光学PDF电子书下载

绪论 1

第1章 光波原理 17

1.1 光的电磁波理论 17

1.1.1 麦克斯韦方程组 17

1.1.2 物质方程和边界条件 18

1.2 光的波动方程 20

1.2.1 光的电磁波传播 20

1.2.2 光矢量的波动方程 24

1.2.3 单色光波的叠加 32

1.3 平面光波的传输性质 42

1.3.1 电场与磁场的耦合关系 42

1.3.2 平面波电场与磁场的性质 44

1.3.3 简谐平面波的基元函数 45

1.4 光波的振幅函数和位相函数 48

1.4.1 时间频率和空间频率 49

1.4.2 线性系统的脉冲响应 62

1.4.3 光学传递函数 67

第2章 光的反射和折射 72

2.1 波矢量k的斯涅耳定律 73

2.1.1 平行平板的折射 74

2.1.2 单个球面的折射 75

2.2 电矢量E的菲涅耳公式 78

2.2.1 菲涅耳公式的推导 79

2.2.2 平面界面的反射率R和透射率T 82

2.2.3 菲涅耳公式的其他表示形式 91

2.3 复波数和复折射率 92

2.3.1 光波在导体中的传输 92

2.3.2 金属表面上光的反射和折射 95

2.3.3 透明介质中光的色散 99

2.4 分层介质上光的反射和折射 104

2.4.1 单层膜 106

2.4.2 双层消反射膜 111

2.4.3 多层增反射膜 113

2.5 光在波导中的传输 114

2.5.1 光波导 115

2.5.2 光导纤维 119

第3章 光的偏振 127

3.1 光波的偏振态 128

3.1.1 偏振态的波动方程 128

3.1.2 典型的椭圆偏振态 130

3.1.3 偏振光的矢量表示 133

3.2 双折射光的偏振 137

3.2.1 晶体双折射 138

3.2.2 应力双折射 141

3.3 反射光和折射光的偏振 146

3.3.1 界面引起的偏振 146

3.3.2 反射光和折射光的偏振状态 148

3.3.3 全反射光的偏振 150

3.3.4 金属表面反射光的偏振 151

3.4 偏振光在晶体中的旋转 154

3.4.1 旋光的特性 154

3.4.2 偏振光旋转的原理 155

第4章 光的衍射 158

4.1 光衍射的基本原理 160

4.1.1 惠更斯—菲涅耳原理 160

4.1.2 基尔霍夫衍射公式 162

4.1.3 光衍射的基本类型 168

4.2 衍射光学系统 172

4.2.1 衍射屏与衍射屏函数 172

4.2.2 夫琅和费衍射光学系统 178

4.2.3 菲涅耳衍射 183

4.3 夫琅和费衍射 192

4.3.1 单个衍射孔径的衍射 192

4.3.2 多个衍射孔径的衍射 201

4.3.3 光栅衍射 208

4.4 光的衍射与傅里叶变换 218

4.4.1 傅里叶变换 218

4.4.2 光学衍射的数学描述 224

4.4.3 屏函数与光学系统成像质量 234

第5章 光的干涉 249

5.1 光干涉的基本概念 250

5.1.1 光波发生干涉的条件 251

5.1.2 干涉光束的分束方法 253

5.1.3 光的相干性 255

5.2 基元光波的干涉 257

5.2.1 单色平面波干涉 257

5.2.2 单色球面波干涉 261

5.2.3 多色光（白光）干涉 267

5.2.4 偏振光干涉 270

5.2.5 全息干涉 279

5.3 干涉图形的性质和特征 285

5.3.1 干涉条纹的可见度 285

5.3.2 干涉条纹的性质 293

5.3.3 无限宽条纹和有限宽条纹的调整 298

5.3.4 干涉条纹的形状和分析 300

5.4 干涉仪的典型光学系统 307

5.4.1 双光束干涉系统 308

5.4.2 共光路（单光束）干涉系统 323

5.4.3 多光束干涉系统 348

第6章 光波光学元器件 370

6.1 折射光学元件 370

6.1.1 透镜 370

6.1.2 点像差和波像差 381

6.1.3 平晶 387

6.1.4 棱镜 391

6.2 反射光学元件 399

6.2.1 平面反射镜 399

6.2.2 球面反射镜 404

6.2.3 非球面反射镜 406

6.2.4 反射式光学系统 409

6.3 偏振光学元件 418

6.3.1 偏振镜 419

6.3.2 偏振棱镜 420

6.3.3 波片 424

6.3.4 旋光棱镜 429

6.4 衍射光学元件 429

6.4.1 菲涅耳波带片 429

6.4.2 衍射光栅 431

6.4.3 共面照明衍射光栅 444

6.4.4 光栅单色器 445

6.5 干涉光学元件 448

6.5.1 分束镜 448

6.5.2 多层介质膜 453

6.5.3 滤光镜 457

6.5.4 法布里—珀罗标准具 468

6.6 光波导和光纤器件 473

6.6.1 光波导器件 475

6.6.2 光纤器件 479

6.6.3 光波导和光纤传感器 486

附录A 电磁波及其物理量在物质方程中的关系 494

附录B 光波的基本参数及相互关系 496

附录C 光波光学中常用的数学函数 498

附录D 傅里叶变换的性质和定理 506

参考文献 510