第1章 光学史 1
参考文献和推荐读物 21
第2章 光是什么 23
2.1 引言 23
2.2 微粒模型 23
2.3 波动模型 25
2.4 辐射的粒子性 28
2.5 物质的波动性 29
2.6 测不准原理 31
2.7 单缝衍射实验 31
2.8 物质波的概率解释 33
2.9 干涉实验的理解 35
2.10 光子的偏振 37
2.11 时间-能量不确定关系 39
小结 39
习题 40
题解 41
参考文献和推荐读物 41
第一部分 几何光学 45
第3章 费马原理及其应用 45
3.1 引言 45
3.2 从费马原理推导反射定律和折射定律 47
3.3 非均匀媒质中的光线路径 52
3.4 光线方程与它的解 59
3.5 光线在各向同性媒质和各向异性媒质的分界面的折射 67
小结 71
习题 72
参考文献和推荐读物 76
第4章 光线经过球面的折射与反射 77
4.1 引言 77
4.2 在单一球面上的折射 78
4.3 在单一球面上的反射 80
4.4 薄透镜 82
4.5 透镜的主焦点和焦距 83
4.6 牛顿公式 85
4.7 横向放大率 85
4.8 球面的齐明点 87
4.9 笛卡儿卵形面 89
4.10 齐明点存在的几何证明 89
4.11 正弦条件 91
小结 92
习题 93
参考文献和推荐读物 95
第5章 傍轴光学的矩阵方法 96
5.1 引言 96
5.2 矩阵方法 98
5.3 主平面（单位面） 105
5.4 节平面 107
5.5 两薄透镜构成的系统 110
小结 112
习题 113
参考文献和推荐读物 114
第6章 像差 115
6.1 引言 115
6.2 色差 115
6.3 单色像差 119
小结 130
习题 131
参考文献和推荐读物 131
第二部分 振动与波动 135
第7章 简谐运动、受迫振动和折射率的起源 135
7.1 引言 135
7.2 简谐运动 135
7.3 阻尼简谐运动 141
7.4 受迫振动 143
7.5 折射率的起源 146
7.6 瑞利散射 152
小结 153
习题 154
参考文献和推荐读物 157
第8章 傅里叶级数及其应用 158
8.1 引言 158
8.2 弹拨弦上的横向振动 161
8.3 傅里叶级数在研究受迫振动中的应用 164
8.4 傅里叶积分 165
小结 167
习题 167
参考文献和推荐读物 168
第9章 狄拉克δ函数和傅里叶变换 169
9.1 引言 169
9.2 狄拉克δ函数的表示 169
9.3 δ函数的积分表示 170
9.4 作为分布函数的δ函数 171
9.5 傅里叶积分定理 171
9.6 二维和三维傅里叶变换 175
小结 176
习题 177
第10章 群速度和脉冲色散 179
10.1 引言 179
10.2 群速度 179
10.3 波包的群速度 185
10.4 自相位调制 193
小结 195
习题 196
参考文献和推荐读物 198
第11章 波的传播和波动方程 199
11.1 引言 199
11.2 正弦波：频率和波长的概念 201
11.3 波的种类 203
11.4 波动的能量传播 204
11.5 一维波动方程 205
11.6 拉紧弦的横向波动 207
11.7 固体中的纵向声波 208
11.8 气体中的纵波 209
11.9 一维波动方程的通解 211
小结 217
习题 218
参考文献和推荐读物 219
第12章 惠更斯原理及其应用 220
12.1 引言 220
12.2 惠更斯原理 220
12.3 光的直线传播 222
12.4 应用惠更斯原理研究折射与反射 223
12.5 非均匀媒质中的惠更斯原理 231
小结 232
习题 232
参考文献和推荐读物 232
第三部分 干涉 235
第13章 波的叠加 235
13.1 引言 235
13.2 弦上驻波 236
13.3 在一根两端固定的弦上的驻波 238
13.4 光驻波：艾夫斯和维纳实验 239
13.5 两个正弦波的叠加 240
13.6 研究正弦波叠加的图解法 241
13.7 复数表示法 244
小结 244
习题 245
参考文献和推荐读物 245
第14章 双光束干涉：波前分割法 246
14.1 引言 246
14.2 在水面上产生的干涉图样 247
14.3 相干性 251
14.4 光波的干涉 252
14.5 干涉图样 253
14.6 强度分布 255
14.7 菲涅尔双面镜装置 263
14.8 菲涅尔双棱镜装置 263
14.9 白光干涉 264
14.10 条纹的位移 265
14.11 洛埃镜装置 266
14.12 反射时的相位变化 267
小结 268
习题 268
参考文献和推荐读物 270
第15章 双光束干涉：振幅分割法 271
15.1 引言 271
15.2 平面波照射平行平面薄膜发生的干涉 272
15.3 余弦定律 274
15.4 消反射膜 275
15.5 增反射膜 280
15.6 周期性结构产生的反射 280
15.7 点光源照射平行平面薄膜发生的干涉 286
15.8 两反射面不平行的薄膜发生的干涉 290
15.9 薄膜的颜色 294
15.10 牛顿环 295
15.11 迈克耳孙干涉仪 300
小结 304
习题 304
参考文献和推荐读物 305
第16章 多光束干涉量度学 306
16.1 引言 306
16.2 平行平面薄膜上的多次反射 306
16.3 法布里-珀罗标准具 309
16.4 法布里-珀罗干涉仪 313
16.5 分辨能力 314
16.6 陆末-格尔克板 318
16.7 干涉滤波器 319
小结 320
习题 320
参考文献和推荐读物 321
第17章 相干性 322
17.1 引言 322
17.2 线宽 326
17.3 空间相干性 327
17.4 迈克耳孙测星干涉仪 329
17.5 光学拍 331
17.6 相干时间和线宽的傅里叶分析 334
17.7 复相干度和杨氏双孔实验中的条纹可见度 336
17.8 傅里叶变换光谱学 338
小结 345
习题 346
参考文献和推荐读物 347
第四部分 衍射 351
第18章 夫琅禾费衍射：Ⅰ 351
18.1 引言 351
18.2 单缝衍射图样 352
18.3 圆孔衍射 358
18.4 激光束的定向性 361
18.5 分辨极限 367
18.6 双缝的夫琅禾费衍射图样 371
18.7 多缝的夫琅禾费衍射图样 374
18.8 衍射光栅 378
18.9 斜入射 383
18.10 X射线衍射 383
18.11 自聚焦现象 389
18.12 关于光学媒体技术的短文 392
小结 396
习题 397
参考文献和推荐读物 399
第19章 夫琅禾费衍射：Ⅱ和傅里叶光学 400
19.1 引言 400
19.2 菲涅耳衍射积分 400
19.3 均匀振幅和相位分布 402
19.4 夫琅禾费近似 403
19.5 长狭缝的夫琅禾费衍射 403
19.6 矩孔的夫琅禾费衍射 404
19.7 圆孔的夫琅禾费衍射 406
19.8 全同孔阵列 408
19.9 空间滤波 409
19.10 薄透镜的傅里叶变换性质 413
小结 416
习题 416
参考文献和推荐读物 417
第20章 菲涅耳衍射 418
20.1 引言 418
20.2 菲涅耳半波带 419
20.3 波带片 422
20.4 对菲涅耳衍射的更严谨探讨 424
20.5 高斯光束的传播 427
20.6 直边衍射 430
20.7 平面波被长狭缝衍射以及向夫琅禾费衍射的过渡 437
小结 441
习题 443
参考文献和推荐读物 445
第21章 全息术 446
21.1 引言 446
21.2 全息术理论 448
21.3 全息术的要求 452
21.4 全息术的一些应用 453
小结 455
习题 455
参考文献和推荐读物 456
第五部分 光的电磁特性 459
第22章 偏振与双折射 459
22.1 引言 459
22.2 偏振光的产生 463
22.3 马吕斯定律 467
22.4 两个扰动的叠加 468
22.5 双折射现象 472
22.6 偏振光干涉：四分之一波片与半波片 478
22.7 偏振光的分析 481
22.8 光学旋光 482
22.9 光束在椭圆芯单模光纤中传输时偏振态的变化 484
22.10 渥拉斯顿棱镜 487
22.11 罗雄棱镜 488
22.12 各向异性媒质中平面电磁波的传播 489
22.13 射线速度与射线折射率 495
22.14 琼斯运算法 498
22.15 法拉第旋光 500
22.16 光学旋光理论 501
小结 505
习题 506
参考文献和推荐读物 509
第23章 电磁波 510
23.1 麦克斯韦方程组 510
23.2 电介质中的平面波 511
23.3 电介质中的三维波动方程 516
23.4 坡印亭矢量 517
23.5 电磁波的能量密度和强度 520
23.6 辐射压强 522
23.7 导电介质中的波动方程 524
23.8 连续性条件 526
23.9 麦克斯韦方程组的物理意义 527
小结 529
习题 530
参考文献和推荐读物 531
第24章 电磁波的反射与折射 532
24.1 引言 532
24.2 两电介质分界面上的反射 532
24.3 导电介质的反射 550
24.4 电介质薄膜上的反射 552
小结 554
习题 555
参考文献和推荐读物 556
第六部分 光子 559
第25章 辐射的粒子性 559
25.1 引言 560
25.2 光电效应 560
25.3 康普顿效应 563
25.4 光子质量 569
25.5 光子的角动量 569
小结 572
习题 573
参考文献和推荐读物 574
第七部分 激光与光纤光学 577
第26章 激光导论 577
26.1 引言 578
26.2 光纤激光器 585
26.3 红宝石激光器 587
26.4 氦-氖激光器 589
26.5 光学谐振腔 591
26.6 爱因斯坦系数和光放大 596
26.7 线型函数 604
26.8 红宝石激光器的典型参数 607
26.9 激光束的单色性 608
26.10 拉曼放大和拉曼激光器 609
小结 613
习题 615
参考文献和推荐读物 616
第27章 光纤光学Ⅰ：基本概念和射线光学 617
27.1 引言 618
27.2 一些历史评论 618
27.3 全反射 621
27.4 光纤 623
27.5 为什么是玻璃纤维 624
27.6 相干光纤束 625
27.7 数值孔径 626
27.8 光纤的损耗 628
27.9 损耗极限 630
27.10 多模光纤中的脉冲色散 631
27.11 色散和最大比特率 635
27.12 光纤传感器 636
习题 637
参考文献和推荐读物 638
第28章 光纤光学Ⅱ：波导的基本理论与模式的概念 639
28.1 引言 639
28.2 对称平面阶跃型波导的TE模式 640
28.3 模式的物理意义 646
28.4 折射率分布为抛物线型的平面波导中的TE模式 648
28.5 对称的阶跃型平面波导的TM模式 649
28.6 波导理论和量子力学 650
习题 653
参考文献和推荐读物 654
第29章 光纤光学Ⅲ：单模光纤 655
29.1 引言 655
29.2 基本方程 655
29.3 阶跃型折射率光纤的导模 658
29.4 单模光纤 662
29.5 单模光纤中的脉冲色散 664
29.6 色散补偿光纤 668
习题 671
参考文献和推荐读物 672
附录A 伽马函数和与高斯函数相关的积分 673
附录B 积分∫∞ -∞ singx/xdx 675
附录C 高斯光束的衍射 676
附录D 平板波导的TE模式与TM模式 677