第1章 绪论 1
1.1 光学发展简史 1
1.2 本书的内容和知识框图 7
第2章 几何光学基本原理 8
2.1 几何光学的基本定律 8
2.1.1 光线、光波与波面 8
2.1.2 几何光学的基本定律 9
2.1.3 费马原理——光线传播的普遍规律 11
2.2 物、像的基本概念和完善成像条件 12
2.3 单折射球面成像 13
2.3.1 符号法则 13
2.3.2 单个折射球面的光路计算公式 13
2.3.3 近轴光线的光路计算 14
2.3.4 单折射球面成像特性 15
2.3.5 近轴条件下球面反射镜的物像关系 16
2.4 折射球面成像系统 17
2.5 理想光学系统 19
2.5.1 理想光学系统基本概念 19
2.5.2 理想光学系统的物像关系 20
2.5.3 透镜成像 26
2.6 平面反射镜与反射棱镜 27
2.6.1 平面反射镜 27
2.6.2 平行平板 28
2.6.3 反射棱镜 30
2.7 例题解析 35
习题 39
第3章 光阑与像差 43
3.1 光阑 43
3.1.1 光阑的分类 43
3.1.2 光阑的计算 44
3.1.3 远心光路 48
3.2 光学系统的景深 50
3.3 像差概述 52
3.3.1 轴上点球差 53
3.3.2 轴外点像差 55
3.3.3 色差 60
3.3.4 波像差 62
3.4 例题解析 62
习题 64
第4章 典型光学仪器的基本原理 66
4.1 眼睛 66
4.1.1 人眼构造 66
4.1.2 眼睛的调节 67
4.1.3 眼睛的缺陷和矫正 68
4.1.4 眼睛的分辨率 69
4.1.5 眼睛的对准 69
4.2 放大镜 69
4.2.1 放大镜的视觉放大率 69
4.2.2 放大镜的光束限制和线视场 70
4.3 显微镜系统 71
4.3.1 显微镜的视觉放大率 71
4.3.2 显微镜的分辨率 72
4.3.3 显微镜中的光束限制 73
4.3.4 工作距离 74
4.3.5 显微镜的照明 74
4.4 望远镜系统 76
4.4.1 望远镜系统的结构 76
4.4.2 望远镜系统的分辨率及有效放大率 77
4.4.3 望远镜中的光束限制 77
4.4.4 场镜 78
4.5 例题解析 79
习题 83
第5章 物理光学基础 85
5.1 光波的电磁理论描述 85
5.1.1 光波的电磁特性 85
5.1.2 光波的波动方程 88
5.1.3 平面单色光波解 88
5.1.4 平面波的性质 90
5.1.5 球面波和柱面波 90
5.1.6 群速度和相速度 91
5.2 光的反射和折射的波动描述 92
5.2.1 光在两电介质分界面上的反射和折射 92
5.2.2 菲涅尔公式 93
5.2.3 反射波和透射波的性质 95
5.3 例题解析 99
习题 101
第6章 光波的干涉 103
6.1 光波干涉的条件 103
6.1.1 光波的叠加 104
6.1.2 光波的干涉条件 104
6.2 分波面干涉 105
6.3 影响双光束干涉条纹清晰度的因素 108
6.3.1 两相干光波的振幅比对条纹对比度的影响 108
6.3.2 光源宽度对条纹对比度的影响和空间相干性 108
6.3.3 光源的非单色性对条纹对比度的影响和时间相干性 110
6.4 分振幅双光束干涉 111
6.4.1 平行平板双光束等倾干涉 111
6.4.2 楔形平板双光束等厚干涉 113
6.5 典型双光束干涉系统及应用 114
6.5.1 迈克尔逊干涉仪 114
6.5.2 菲索干涉仪 115
6.5.3 泰曼-格林干涉仪 116
6.5.4 马赫-曾德干涉仪 117
6.5.5 傅里叶变换光谱仪 117
6.6 多光束干涉及应用 118
6.6.1 平行平板的多光束干涉 118
6.6.2 多光束干涉仪 120
6.7 例题解析 122
习题 125
第7章 光波的衍射 128
7.1 惠更斯-菲涅尔原理 128
7.2 基尔霍夫衍射理论与索末菲衍射理论 129
7.3 菲涅尔衍射和夫琅和费衍射 130
7.4 典型孔径的夫琅和费衍射 132
7.5 矩形孔径和单缝夫琅和费衍射 133
7.6 圆形孔径的夫琅和费衍射 135
7.7 多缝的夫琅和费衍射 136
7.8 衍射光栅 139
7.8.1 光栅的色散 140
7.8.2 光栅的光谱分辨本领 140
7.8.3 光栅的自由光谱范围 141
7.9 光学成像系统的分辨本领 142
7.10 菲涅尔衍射 145
7.11 干涉和衍射的区别和联系 149
7.12 例题解析 149
习题 152
第8章 光的偏振与晶体光学基础 157
8.1 偏振光概述 157
8.1.1 偏振光和自然光 157
8.1.2 从自然光获得偏振光的方法 160
8.1.3 马吕斯定律和消光比 162
8.2 晶体的双折射 162
8.3 双折射的电磁理论 164
8.3.1 晶体的各向异性与介电张量 164
8.3.2 单色平面波在晶体中的传播 166
8.4 晶体光学性质的图形表示 169
8.4.1 折射率椭球 169
8.4.2 折射率面和波矢面 172
8.4.3 法线面 173
8.4.4 光线面 174
8.5 平面光波在晶体表面的反射和折射 175
8.5.1 光在晶体表面的折射和反射定律 175
8.5.2 光在单轴晶体中传播方向的确定 176
8.6 晶体偏振器件 179
8.6.1 偏振棱镜 179
8.6.2 波片 181
8.6.3 补偿器 183
8.7 偏振的琼斯矢量表示 184
8.7.1 琼斯矢量 184
8.7.2 偏振态的琼斯矢量表示 184
8.7.3 偏振器件的琼斯矩阵表示 185
8.8 偏振光的干涉 189
8.8.1 平行光的偏光干涉 189
8.8.2 会聚偏振光的干涉 191
8.9 晶体的电光、磁光和声光效应及旋光性 193
8.9.1 电光效应 193
8.9.2 磁光效应 201
8.9.3 声光效应 205
8.10 例题解析 210
习题 219
第9章 傅里叶光学及全息术 222
9.1 平面波的复振幅分布和空间频率 222
9.2 透镜的傅里叶变换性质和成像性质 224
9.2.1 透镜的相位变换作用 225
9.2.2 透镜的傅里叶变换性质 226
9.2.3 透镜的成像性质 229
9.3 相干成像系统及相干传递函数 230
9.4 非相干成像系统及光学传递函数 231
9.4.1 非相干成像系统的光学传递函数（OTF） 231
9.4.2 衍射受限系统的OTF 232
9.5 阿贝成像理论与波特实验 234
9.5.1 阿贝成像理论 234
9.5.2 波特实验 234
9.5.3 空间频谱滤波系统 235
9.5.4 空间滤波的傅里叶分析 236
9.5.5 滤波器的种类及应用举例 238
9.5.6 空间滤波的应用 239
9.6 全息术 241
9.6.1 波前记录 241
9.6.2 波前再现 242
9.7 例题解析 245
习题 247
第10章 光的度量、吸收、散射和色散 249
10.1 辐射度量与光度量 249
10.1.1 辐射度量 249
10.1.2 光度量 250
10.1.3 光视效率 252
10.1.4 颜色与视觉 253
10.2 光的吸收 255
10.2.1 吸收定律 255
10.2.2 吸收光谱 256
10.3 光的色散 257
10.4 光的散射 259
10.4.1 瑞利散射 259
10.4.2 米氏散射 260
10.4.3 分子散射 261
10.4.4 拉曼散射 261
10.5 例题解析 262
习题 264
部分习题参考答案 265
参考文献 271