历史引言 1
第一章 电磁场的基本性质 13
1.1电磁场 13
1.1.1麦克斯韦方程 13
1.1.2物质方程 15
1.1.3突变面处的边界条件 17
1.1.4电磁场的能量定律 20
1.2波动方程和光速 24
1.3标量波 29
1.3.1平面波 30
1.3.2球面波 31
1.3.3谐波 相速 32
1.3.4 波包 群速 35
1.4矢量波 41
1.4.1一般的电磁平面波 41
1.4.2谐电磁平面波 43
（a）椭圆偏振 43
（b）线偏振和圆偏振 48
（c）偏振态的表征一——斯托克斯参量 50
1.4.3任意形式的谐矢量波 52
1.5平面波的反射和折射 58
1.5.1反射定律和折射定律 58
1.5.2菲涅耳公式 61
1.5.3反射率和透射率；反射和折射产生的偏振 64
1.5.4全反射 71
1.6波在分层媒质中的传播 介质膜理论 77
1.6.1基本微分方程 78
1.6.2分层媒质的特性矩阵 82
（a）均匀介质膜 85
（b）分层媒质作为均匀薄膜的膜堆 86
1.6.3反射系数和透射系数 88
1.6.4 均匀介质膜 89
1.6.5周期性分层媒质 96
第二章电磁势和电磁极化 102
2.1真空中的电动势 103
2.1.1矢势和标势 103
2.1.2推迟势 106
2.2极化和磁化 108
2.2.1用极化强度和磁化强度表示矢势和标势 108
2.2.2赫兹矢量 113
2.2.3一个线性电偶极子的场 115
2.3洛伦兹-洛伦茨公式和初等色散理论 118
2.3.1介电极化率和磁极化率 118
2.3.2有效场 120
2.3.3平均极化率：洛伦兹-洛伦茨公式 122
2.3.4初等色散理论 126
2.4用积分方程处理电磁波的传播 135
2.4.1基本积分方程 136
2.4.2厄瓦耳特-欧西恩消光定理和洛伦兹-洛伦茨公式的严格推导 137
2.4.3借助厄瓦耳特-欧西恩消光定理处理平面波的折射和反射 143
第三章 几何光学基础 149
3.1对于极短波长的近似处理 149
3.1.1程函方程的推导 150
3.1.2光线和几何光学的强度定律 154
3.1.3振幅矢量的传播 160
3.1.4推广和几何光学的适用范围 162
3.2光线的一般性质 165
3.2.1光线的微分方程 165
3.2.2折射定律和反射定律 168
3.2.3光线汇和它们的焦点特性 170
3.3几何光学的其它基本定理 172
3.3.1拉格朗日积分不变式 172
3.3.2费马原理 173
3.3.3马吕斯和杜平定理和一些有关定理 176
第四章 光学成象的几何理论 179
4.1哈密顿特征函数 179
4.1.1点特征函数 180
4.1.2混合特征函数 182
4.1.3角特征函数 184
4.1.4旋转折射面的角特征函数近似形式 185
4.1.5旋转反射面的角特征函数近似形式 189
4.2理想成象 191
4.2.1一般定理 192
4.2.2麦克斯韦“鱼眼” 198
4.2.3面的无象散成象 200
4.3具有轴对称的投影变换（共线关系） 202
4.3.1一般公式 202
4.3.2望远情况 206
4.3.3投影变换的分类 207
4.3.4投影变换的组合 208
4.4高斯光学 210
4.4.1旋转折射面 210
4.4.2旋转反射面 214
4.4.3厚透镜 215
4.4.4 薄透镜 218
4.4.5一般共轴系统 219
4.5广角光锥的无象散成象 222
4.5.1正弦条件 223
4.5.2赫谢耳条件 225
4.6象散光锥 226
4.6.1细光锥的焦点特性 226
4.6.2细光锥的折射 228
4.7色差；棱镜的色散 232
4.7.1色差 232
4.7.2棱镜的色散 235
4.8光度学和孔径 240
4.8.1光度学的基本概念 240
4.8.2光阑和光瞳 246
4.8.3象的亮度和照度 248
4.9光线追迹 251
4.9.1斜子午光线 251
4.9.2傍轴光线 254
4.9.3不交轴光线 256
4.10非球面的设计 259
4.10.1轴上无象散的实现 260
4.10.2不晕的实现 263
第五章 象差的几何理论 267
5.1波象差和光线象差；象差函数 268
5.2施瓦茨蔡耳德微扰程函 273
5.3初级（赛德耳）象差 277
5.4初级象差的相加定理 286
5.5一般的共轴透镜系统的初级象差系数 288
5.5.1利用两条傍轴光线的赛德耳公式 288
5.5.2利用一条傍轴光线的赛德耳公式 294
5.5.3珀兹伐定理 296
5.6例子：一个薄透镜的初级象差 297
5.7一般的共轴透镜系统的色差 301
第六章 成象仪器 306
6.1眼睛 306
6.2照相机 308
6.3折射望远镜 313
6.4反射望远镜 320
6.5照明仪器 326
6.6显微镜 328
第七章 干涉理论基础和干涉仪 334
7.1引言 334
7.2两个单色波的干涉 335
7.3双光束干涉：波阵面分割 339
7.3.1杨氏实验 339
7.3.2菲涅耳双面镜和类似装置 341
7.3.3准单色光条纹和白光条纹 344
7.3.4使用狭缝光源；条纹的可见度 346
7.3.5应用于测量光程差：瑞利干涉仪 350
7.3.6应用于测量光源的角幅度：迈克耳孙测星干涉仪 353
7.4驻波 361
7.5双光束干涉：振幅分割 366
7.5.1平行平面板产生的条纹 366
7.5.2薄膜产生的条纹；斐索干涉仪 372
7.5.3条纹的定域 380
7.5.4迈克耳孙干涉仪 391
7.5.5特怀曼-格林干涉仪和有关干涉仪 394
7.5.6两块全同板产生的条纹：雅满干涉仪和干涉显微镜 399
7.5.7马赫-泽德干涉仪；贝茨波阵面切变干涉仪 407
7.5.8相干长度；双光束干涉在研究光谱线精细结构中的应用 413
7.6多光束干涉 421
7.6.1平行平面板的多光束干涉条纹 422
7.6.2法布里-珀罗干涉仪 429
7.6.3应用法布里-珀罗干涉仪研究光谱线的精细结构 434
7.6.4应用法布里-珀罗干涉仪比较波长 441
7.6.5陆末-盖尔克干涉仪 445
7.6.6干涉滤波器 453
7.6.7薄膜多光束干涉条纹 458
7.6.8两块平行平面板产生的多光束条纹 470
（a）单色光和准单色光生成的条纹 470
（b）叠加条纹 475
7.7波长与标准米的比较 480
第八章 衍射理论基础 483
8.1引言 483
8.2惠更斯-菲涅耳原理 484
8.3基尔霍夫衍射理论 489
8.3.1基尔霍夫积分定理 489
8.3.2基尔霍夫衍射理论 494
8.3.3夫琅和费衍射和菲涅耳衍射 498
8.4过渡到标量理论 505
8.4.1单色振子产生的象场 506
8.4.2总象场 510
8.5各种形状光孔上的夫琅和费衍射 513
8.5.1矩孔和狭缝 513
8.5.2圆孔 517
8.5.3其它形状的孔 521
8.6光学仪器中的夫琅和费衍射 524
8.6.1衍射光栅 524
（a）衍射光栅原理 524
（b）光栅的类型 532
（c）光栅摄谱仪 538
8.6.2成象系统的分辨本领 541
8.6.3显微镜中的成象 546
（a）不相干照明 546
（b）相干照明——阿贝理论 548
（c）相干照明——泽尼克相衬观察法 554
8.7直边菲涅耳衍射 559
8.7.1衍射积分 559
8.7.2菲涅耳积分 562
8.7.3直边菲涅耳衍射 566
8.8焦点附近的三维光分布状态 568
8.8.1用洛梅耳函数计算衍射积分 569
8.8.2强度分布 575
（a）几何焦平面上的强度分布 576
（b）轴上的强度分布 578
（c）几何阴影边界上的强度分布 578
8.8.3积分强度 579
8.8.4位相特性 582
8.9边界衍射波 587
8.10加伯的波前重现成象方法（全息学） 592
8.10.1正全息图的制作 593
8.10.2重现 595