绪论 1
第一章 几何光学基本原理 6
1 几何光学基本定律 6
1.1 光线的概念 6
1.2 光线传播的基本实验定律 7
1.3 全反射 13
1.4 光学纤维 15
1.5 神秘的幻景——海市蜃楼 18
2 费马原理 19
2.1 光程 19
2.2 费马原理 20
3 物与像 22
3.1 光束 单心光束和像散光束 23
3.2 实像与虚像 实物与虚物 24
3.3 物空间与像空间 物像共轭性 25
4 单球面折射的物像关系 25
4.1 符号法则 26
4.2 单心光束在球面上的折射 27
4.3 轴上物点傍轴光线球面折射成像 28
4.4 傍轴物点成像 32
4.5 三种放大率 33
5 共轴球面系统的成像公式 39
6 透镜 41
6.1 厚透镜成像 42
6.2 薄透镜成像公式 43
6.3 薄透镜的焦点和焦平面 44
6.4 薄透镜作图成像法 47
6.5 物像之间的等光程性 48
7 理想光具组 52
7.1 理想光具组的基点和基面 53
7.2 理想光具组作图成像法 55
7.3 理想光具组成像公式 57
7.4 理想光具组的组合 59
思考题 65
习题与答案 66
第二章 典型几何光学仪器及像差简介 72
1 光阑 72
1.1 孔径光？ 72
1.2 视场光？ 75
2 像差简介 77
2.1 球差 77
2.2 彗差 80
2.3 像散和像面弯曲 80
2.4 畸变 82
2.5 色差 83
3 眼睛 86
3.1 眼球的结构 86
3.2 简化后的眼模型 88
3.3 非正常眼及其矫正 89
4 目视仪器 92
4.1 视放大率 92
4.2 放大镜和目镜 93
4.3 显微镜 96
4.4 望远镜 98
5 投影仪器和摄影仪器 101
5.1 投影仪器 101
5.2 摄影仪器 103
思考题 105
习题与答案 105
第三章 光度学和色度学简介 108
1 辐射度学和光度学基本概念 108
1.1 可见光和电磁波谱 108
1.2 幅射通量和光通量 110
1.3 发光强度和亮度 114
1.4 光出射度和照度 116
1.5 光度学单位 118
1.6 照明简介 121
2 像的亮度和照度 122
2.1 通过光学系统的光通量 123
2.2 像的亮度 124
2.3 像的照度 125
3 色度学概述 127
3.1 色度学基本术语 127
3.2 颜色随光强的变化 128
3.3 颜色适应和颜色对比 129
3.4 色调、饱和度和明度 129
3.5 三原色原理 130
3.6 色品图 132
3.7 色视觉变异 135
思考题 136
习题与答案 137
第四章 光的干涉 139
1 光波和光的强度 139
1.1 光的电磁理论 139
1.2 波动方程 140
1.3 等相面、球面波和平面波 142
1.4 辐射能密度和能流密度光的强度 142
2 光的相干叠加和非相干叠加 144
2.1 光的干涉现象 144
2.2 相干叠加和非相干叠加 145
2.3 相干光源 149
2.4 位相差和光程差 150
2.5 干涉的图样 152
2.6 干涉场中的强度分布 153
2.7 干涉条纹的可见度 154
3 分波阵面法的光的干涉 154
3.1 菲涅耳双镜实验 155
3.2 杨氏双缝实验 159
3.3 洛埃镜实验 163
3.4 菲涅耳双棱镜实验 165
4 分振幅法的光的干涉 166
4.1 概述 166
4.2 等倾干涉 171
4.3 等厚干涉 175
4.4 透射光的干涉 176
4.5 薄膜色 177
5 干涉的应用 177
5.1 增透膜和高反射膜 177
5.2 劈尖状薄膜 179
5.3 牛顿环 180
6 迈克耳孙干涉仪 182
6.1 迈克耳孙干涉仪的基本结构和原理 182
6.2 迈克耳孙干涉仪的应用 185
7 多光束的干涉 法布里－珀罗干涉仪 187
7.1 多光束的干涉 187
7.2 法布里－珀罗干涉仪 191
思考题 197
习题与答案 198
第五章 光的衍射 200
1 光的衍射现象 惠更斯－菲涅耳原理 200
1.1 光的衍射现象与衍射的分类 200
1.2 惠更斯－菲涅耳原理 201
2 菲涅耳衍射 204
2.1 菲涅耳波带 204
2.2 矢量图法 207
2.3 菲涅耳圆孔衍射 208
2.4 菲涅耳圆盘衍射 211
2.5 光的直进性与衍射的统一 212
3 夫琅和费衍射 213
3.1 概述 213
3.2 单缝夫琅和费衍射 214
3.3 圆孔夫琅和费衍射 220
4 衍射光栅 224
4.1 光栅概述 224
4.2 平面光栅 225
4.3 闪耀光栅 237
4.4 三维光栅 239
5 干涉和衍射的区别与联系 242
5.1 干涉和衍射的区别 242
5.2 干涉和衍射的联系 243
6 光学仪器的分辨本领 244
6.1 分辨本领和瑞利判据 244
6.2 人眼的分辨本领 247
6.3 望远镜的分辨本领 247
6.4 显微镜的分辨本领 248
6.5 棱镜光谱仪的色散本领和色分辨本领 251
6.6 光栅光谱仪的色分辨本领 253
7 全息照相 255
7.1 普通照相和全息照相 255
7.2 全息照相原理 257
7.3 全息术的应用简介 261
思考题 263
习题与答案 264
第六章 光的偏振 266
1 光的偏振现象 266
1.1 光的偏振现象 266
1.2 光的五种偏振态 267
2 菲涅耳公式 271
2.1 菲涅耳公式 271
2.2 反射率和透射率 275
2.3 洛埃镜实验中半波损失的解释 280
3 反射和折射时的偏振 281
3.1 反射和折射时的偏振现象 281
3.2 反射和折射时偏振现象的理论解释 284
3.3 马吕斯定律 287
4 单轴晶体的双折射 290
4.1 双折射现象 290
4.2 双折射晶体 292
4.3 双折射的物理解释 293
5 偏振器件 299
5.1 晶体偏振器 299
5.2 人造偏振片 302
6 圆偏振光和椭圆偏振光 304
6.1 波晶片 304
6.2 椭圆偏振光和圆偏振光的产生 305
6.3 各种光经波晶片后偏振态的变化 311
6.4 偏振光的检验 313
7 偏振光的干涉 314
7.1 平行的平面偏振光的干涉 314
7.2 显色偏振 318
7.3 会聚的平面偏振光的干涉 320
8 外力作用下产生的双折射 322
8.1 光弹性效应 322
8.2 电光效应 323
9 旋光性 324
9.1 旋光现象 324
9.2 旋光的菲涅耳解释 326
9.3 量糖术 327
9.4 磁致旋光——法拉第效应 329
思考题 330
习题与答案 333
第七章 光的吸收 散射 色散和速度 337
1 光的吸收 337
1.1 光的吸收定律 337
1.2 一般吸收和选择吸收 339
1.3 吸收光谱 340
2 光的散射 341
2.1 光的散射 341
2.2 瑞利散射 342
2.3 散射光的偏振状态 344
2.4 喇曼散射 346
3 光的色散 349
3.1 正常色散 349
3.2 反常色散 351
3.3 色散的经典理论 353
4 测定光速的方法 357
4.1 天文学方法 358
4.2 实验室方法概述 361
4.3 准确测定光速的意义 366
5 光的相速和群速 367
思考题 372
习题与答案 373
第八章 光的量子性 375
1 热辐射和基尔霍夫定律 375
1.1 热辐射概念 375
1.2 辐射本领和吸收本领 376
1.3 基尔霍夫定律 377
1.4 绝对黑体和灰体 379
2 普朗克辐射公式和能量子假说 380
2.1 空腔辐射体热辐射实验规律 380
2.2 普朗克辐射公式和能量子假说 382
3 光测高温法简介 386
4 光电效应 389
5 爱因斯坦光量子理论 392
6 康普顿效应 394
7 光子的质量、动量和角动量 401
7.1 光子的质量 401
7.2 光子的动量 403
7.3 光子的角动量 404
8 光的波动微粒二象性 405
思考题 409
习题与答案 409
第九章 激光简介 412
1 受激吸收、自发辐射和受激辐射 413
1.1 波尔假说和能级概念 413
1.2 受激吸收 413
1.3 自发辐射 415
1.4 受激辐射 416
1.5 A21、B12和B21之间的关系 417
2 粒子数反转 418
2.1 粒子数反转分布 418
2.2 实现粒子数反转分布的条件 419
2.3 三能级系统 420
2.4 四能级系统 422
3 谐振腔 423
3.1 谐振腔 423
3.2 谐振腔的阈值条件 424
3.3 谐振的共振频率纵模 426
4 激光的单色性 427
4.1 谱线宽度 428
4.2 激光的单色性 429
5 激光的相干性 431
5.1 时间相干性 431
5.2 空间相干性 432
5.3 激光的相干性 432
5.4 激光的横模 433
6 激光的应用 435
6.1 激光准直、测长和测距 435
6.2 激光加工 435
6.3 激光核聚变 436
6.4 激光通讯 436
习题与答案 437
主要参考书目 438