第1章 走进光的世界 1
古往今来对光的认识 1
颜色 3
测量光速 4
视觉的形成过程 7
光的性质 12
量子力学的诞生 15
第2章 光的射线性质：反射 17
费马原理 17
镜子 20
历史的插曲：皮埃尔·德·费马（Pierre de Fermat,1601～1665） 25
第3章 光的射线性质：折射 28
折射 28
透镜 35
物体和图像：聚光透镜 37
物体和图像：发散透镜（凹透镜） 40
透镜的组合 40
眼睛 42
看到眼睛看不见的东西 45
镜头的组合 49
费马定理的最终注释 51
第4章 从太空来的光——天文学 52
地球 52
月亮 55
大小和距离 59
行星 64
哥白尼的解释 66
哥白尼以后 70
纵观太阳系 74
历史的插曲：伽利略·伽利雷（Galileo Galilei,1564～1642） 75
第5章 来自远古的光——天体物理学 79
天体物理学的诞生 79
天体物理研究方法 85
其他恒星和它们的“太阳系” 87
重构过去 90
恒星的生命和死亡 93
历史的插曲：艾萨克·牛顿（Isaac Newton,1642～1727） 100
第6章 波的概述 105
波——通信的基本方式 105
行波的数学处理 110
波的叠加 112
强迫振动和共振 117
振动和共振的固有频率 117
衍射——波可以拐弯绕过尖角 119
魔术般的正弦函数及其简单的性质 120
历史的插曲：让·巴蒂斯特·约瑟夫·傅里叶（Jean Baptiste Joseph Fourier,1768～1830） 122
第7章 声波 125
声音和听觉 125
声波用于工具 127
声波的叠加 134
声波的强度 136
听觉的其他参量 142
弦乐和管乐 145
多普勒效应 147
历史的插曲：声障（Sound Barrier） 151
第8章 光的波动性 155
光的波动性 156
波的与介质无关的性质 157
针对光的讨论 161
我们能够分辨的极限是什么？ 164
其他种类的电磁波 166
两个光源发射的光 167
薄膜 170
衍射光栅 172
另外一些“光” 175
相干性 178
偏振 179
历史的插曲：托马斯·杨（Thomas Young,1773～1829） 183
第9章 制作影像 185
制作影像 185
全息摄影 191
第10章 电，磁，然后是光…… 196
神秘的“远程作用” 196
“力场” 199
磁性 205
电动力学 206
借助磁性使电荷运动 213
麦克斯韦方程组 215
现在回到光 222
历史的插曲：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell,1831～1879） 224
第11章 “光的原子”——量子理论的诞生 228
辐射所发出的能量 229
黑体辐射的经典理论 232
马克斯·普朗克登场 236
普朗克的“绝望的行为” 238
历史的插曲：马克斯·普朗克（Max Planck,1858～1947） 242
第12章 量子力学的发展 245
量子力学的发展 246
矩阵力学 250
顺序很重要 254
波动力学 258
广义量子力学 262
量子的现实性 266
历史的插曲：尼尔斯·玻尔（Niels Bohr,1885～1962） 268
第13章 光原子的粒子性 273
光电效应 273
康普顿效应——光的粒子性的更有力的证据 281
历史的插曲：罗伯特·A·密立根（Robert A.Millikan,1868～1953） 285
第14章 光原子的波动性 289
一次一个光子 289
费曼的“光子的奇异性理论” 296
历史的插曲：理查德·费曼（Richard Feynman,1918～1988） 304
第15章 相对论 308
第一部分：如何开始 309
空间和时间 309
“刻板的教条主义” 311
寻找以太 314
对称性 317
狭义相对论 318
重现毕达哥拉斯定理 326
四维坐标 328
一个哲学插曲 331
历史的插曲：亨德里克·A·洛伦兹（Hendrik A.Lorentz,1853～1928） 332
第16章 相对论 336
第二部分：可验证的预测 337
时间膨胀 337
把能量引进图像 338
从对称性到核能的步骤 349
历史的插曲：阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein,1879～1955） 349
第17章 通向“重光子”的征途 353
把质量转化为能量 353
弱核力和电磁力统一化理论 363
索引 369
人物索引 369
专业术语索引 376
定理和定律索引 386