光学 第3版PDF电子书下载

0绪论 1

1几何光学 4

1.1几何光学的基本定律 4

1.1.1光线 4

1.1.2光的反射定律和折射定律 4

1.1.3光的可逆性原理 8

1.1.4费马原理 8

1.1.5棱镜的色散作用 9

1.2成像的基本概念 12

1.2.1同心光束与物像关系 12

1.2.2物像的分类 12

1.3单个球面的折射及反射成像 14

1.3.1符号规则 14

1.3.2单球面折射成像公式的推导 14

1.3.3单球面反射成像公式的推导 19

1.4球面折射的三种放大率 20

1.4.1线放大率β 20

1.4.2轴向放大率α 22

1.4.3角放大率γ 23

1.4.4放大率三角形 23

1.5共轴球面系统成像 24

1.5.1共轴球面系统的定义与性质 24

1.5.2共轴球面系统的基点 24

1.5.3共轴球面系统成像问题的解法 26

1.5.4共轴球面系统基点的求法 29

1.5.5共轴球面系统的物像关系 35

1.5.6物空间和像空间 35

1.6光阑 37

1.6.1孔径光阑和视场光阑 37

1.6.2孔径光阑 入射光瞳和出射光瞳 37

1.6.3光学系统中孔径光阑的求法 38

1.6.4视场光阑 入射窗和出射窗 40

1.7光学仪器 43

1.7.1眼睛 43

1.7.2放大镜 46

1.7.3投影仪器 47

1.7.4照相机 48

1.7.5显微镜 51

1.7.6望远镜 52

1.7.7目镜 53

1.8像差 55

1.8.1像差概述 55

1.8.2球面像差 55

1.8.3彗形像差 57

1.8.4像散和像场弯曲 58

1.8.5畸变 59

1.8.6色差 59

习题 60

2光度学的基本概念 65

2.1光通量 65

2.2发光强度 66

2.3照度 67

2.4亮度 发光表面所产生的照度 68

2.5量度单位 70

2.6经过光学系统的光通量 71

习题 72

3光的干涉 73

3.1光的干涉现象 73

3.2线性叠加原理和相干条件 74

3.2.1电磁场的线性叠加原理 74

3.2.2电磁波平均能流密度和光强 74

3.2.3叠加区域中的场强和光强，相干条件 74

3.3杨氏实验的分析 76

3.3.1相干条件的满足 76

3.3.2观察屏上光强的讨论 77

3.4一些实际问题的考虑 79

3.4.1条纹对比度 79

3.4.2时间相干性——相干长度和相干时间 80

3.4.3空间相干性 84

3.5实现干涉的方法 87

3.5.1波前分割法 87

3.5.2振幅分割法 89

3.6迈克耳孙干涉仪 94

3.6.1仪器的结构 95

3.6.2仪器的等效光路 96

3.6.3等倾干涉条纹的特征 96

3.6.4几种振幅分割的干涉仪 99

3.6.5傅里叶变换分光计 99

3.7多光束干涉 101

3.7.1多光束干涉的原理 101

3.7.2多光束干涉仪的结构和条纹特征 104

3.7.3自由光谱程和分辨本领 106

3.7.4激光器的谐振腔 108

习题 109

4光的衍射 112

4.1光的衍射现象 112

4.2衍射的分类 114

4.3惠更斯-菲涅耳原理 115

4.4菲涅耳衍射 116

4.4.1球面波的自由传播 116

4.4.2圆孔衍射 122

4.4.3圆屏衍射 124

4.4.4菲涅耳波带片 124

4.5夫琅和费衍射 127

4.5.1平行光照明时的单缝衍射 127

4.5.2圆孔衍射 133

4.5.3远区场衍射和近区场衍射 135

4.6分辨本领 136

4.6.1望远镜的分辨本领 136

4.6.2显微镜的分辨本领 138

4.6.3衍射受限光学系统 139

4.7衍射光栅 139

4.7.1结构与作用 139

4.7.2光栅强度公式的推导 140

4.7.3强度分布曲线的规律 142

4.7.4光谱分析元件的三个参数 145

4.7.5其他形式的光栅方程式和闪耀光栅 146

4.7.6振幅矢量图 147

4.7.7光栅的应用 150

习题 150

5光的偏振 153

5.1有关偏振光的一些概念 153

5.1.1光的偏振性 153

5.1.2光的偏振结构 155

5.1.3自然光 156

5.1.4部分偏振光 157

5.2各种偏振状态的数学表达式 158

5.2.1直线偏振光 158

5.2.2圆偏振光 159

5.2.3椭圆偏振光 161

5.3偏振光的强度 163

5.3.1偏振器 163

5.3.2马吕斯定律 163

5.4反射、折射产生偏振光 165

5.4.1菲涅耳公式 165

5.4.2反射率和透射率 166

5.4.3反射、折射时的偏振现象 167

5.4.4半波损失的解释 169

5.5二向色性物质产生偏振光 172

5.5.1线型光栅偏振器 172

5.5.2二色性晶体 172

5.5.3人造偏振片 173

5.6散射产生偏振 173

5.6.1散射的分类 173

5.6.2瑞利散射定律 174

5.6.3散射光的偏振状态 174

5.7利用双折射产生偏振光 175

5.7.1双折射现象的基本概念 175

5.7.2单轴晶体中双折射现象的解释 177

5.7.3寻常光和非常光的相对光强 180

5.7.4双折射偏振器 182

5.8相位延迟器——波片 185

5.8.1相位延迟作用 185

5.8.2全波片 186

5.8.3半波片 187

5.8.4 1/4波片 188

5.8.5可变相位延迟板 189

5.9光波偏振态的定性分析 190

5.10偏振光的干涉 191

5.10.1实验装置及现象 192

5.10.2偏振光干涉的强度公式 192

5.10.3实验现象的解释 显色偏振 193

5.10.4会聚偏振光的干涉 194

5.11旋光性 196

5.11.1旋光现象 196

5.11.2旋光性的解释 197

5.11.3菲涅耳假设的实验证明 198

5.12感应的光效应 199

5.12.1光弹效应 199

5.12.2电光效应 200

5.12.3法拉第效应 201

5.12.4液体中的各向异性——液晶 202

习题 204

6光的量子现象 207

6.1热辐射 普朗克公式 207

6.1.1热辐射 基尔霍夫定律 207

6.1.2黑体辐射以及经典理论 208

6.1.3腔内电磁辐射的模式推导 211

6.1.4普朗克的量子假说 普朗克公式 212

6.1.5光测高温法 214

6.2光电效应 爱因斯坦方程 215

6.2.1光电效应的实验规律 216

6.2.2经典波动理论的困难 217

6.2.3光量子 爱因斯坦方程 218

6.2.4光电效应的应用 219

6.3康普顿效应 220

6.3.1康普顿效应的实验定律 220

6.3.2康普顿效应的理论解释 221

6.4光的波粒二象性 223

6.4.1德布罗意波 223

6.4.2几率波 224

6.4.3不确定关系式 225

习题 226

7近代光学的一些课题 228

7.1激光 228

7.1.1光的自发辐射、受激吸收和受激辐射 228

7.1.2光在介质中的增益 232

7.1.3光振荡条件 234

7.1.4纵模和横模 235

7.1.5激光器的种类 238

7.1.6激光的应用 239

7.2全息照相 240

7.2.1全息照相的特点 240

7.2.2全息照相的基本原理 240

7.2.3全息图的几种类型 243

7.2.4全息干涉计量 246

7.3光信息处理初步 247

7.3.1预备知识 247

7.3.2阿贝成像理论 250

7.3.3阿贝-波特实验与空间滤波 251

7.3.4光信息处理的应用 252

7.4非线性光学 255

7.4.1非线性光学概述 255

7.4.2几种非线性效应 256

习题 261

习题参考答案 263

参考书目 267