物理光学基础

《物理光学基础》共7章，第1章为几何光学基础，主要阐述几何光学基本定律、薄透镜成像和光学仪器，并介绍了变换光学与隐身的基本原理；第2～4章为经典的波动光学，主要阐述光传播过程表现出的光的干涉、衍射和偏振，以及应用；第5章为光的吸收、色散和散射；第6章为光的量子性，主要讨论光与物质作用时表现出的量子特性；第7章为现代光学及发展前沿，主要介绍现代光学技术前沿及其应用，如激光、全息照相及量子成像技术。各章后均配备了思考题和习题，书末附有习题参考答案。

前言
绪论 1
第1章 几何光学基础 4
1.1 几何光学的基本定律 4
1.1.1 光的直线传播 4
1.1.2 光学介质的折射率 4
1.1.3 光的反射和折射 4
1.2 平面和球面成像 7
1.2.1 同心光束实像和虚像 7
1.2.2 平面反射成像 8
1.2.3 平面折射成像 8
1.2.4 球面反射成像 9
1.2.5 球面镜成像作图法 11
1.2.6 球面镜成像的横向放大率 11
1.2.7 球面折射成像 12
1.3 薄透镜成像及其作图法 15
1.3.1 傍轴条件下的薄透镜成像公式 15
1.3.2 薄透镜成像的作图法 17
1.3.3 薄透镜成像的横向放大率 18
1.4 光学仪器 18
1.4.1 照相机 18
1.4.2 人眼结构 20
1.4.3 放大镜 21
1.4.4 望远镜 22
1.4.5 显微镜 24
*1.5 变换光学与隐身理论 25
1.5.1 变换光学及电磁斗篷 25
1.5.2 变换光学 27
1.5.3 三维电磁斗篷 28
本章提要 30
思考题 33
习题 33
第2章 光的干涉 36
2.1 光源的发光机制光的相干性 37
2.1.1 光源的发光机制 37
2.1.2 光的相干性 38
2.2 光程与光程差 41
2.2.1 光程与光程差的定义 41
2.2.2 透镜的等光程性 42
2.2.3 额外光程差 43
2.3 分波阵面干涉 43
2.3.1 杨氏双缝干涉 44
2.3.2 劳埃德镜与半波损失的验证 48
2.3.3 干涉条纹的变动 50
2.4 条纹的可见度 52
2.4.1 干涉图样的可见度 52
2.4.2 两相干光波强度不等的影响 52
2.4.3 光源大小的影响 53
2.4.4 光源非单色性的影响 56
2.5 分振幅干涉 58
2.5.1 等倾干涉 58
2.5.2 等厚干涉 63
2.5.3 牛顿环 67
2.6 迈克耳孙干涉仪 70
2.6.1 迈克耳孙干涉仪的构造 70
2.6.2 干涉图样 71
2.6.3 干涉条纹的位置和类型 74
2.7 多光束干涉 75
2.7.1 多光束干涉的光强分布公式 76
2.7.2 干涉图样的特点 77
2.7.3 法布里-珀罗干涉仪 80
本章提要 83
思考题 88
习题 90
第3章 光的衍射 93
3.1 光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理 93
3.1.1 光的衍射现象 93
3.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 94
3.1.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 96
3.2 菲涅耳半波带法 96
3.2.1 菲涅耳半波带 96
3.2.2 合振幅的计算 97
3.3 菲涅耳衍射 99
3.3.1 菲涅耳圆孔衍射 99
3.3.2 菲涅耳圆盘衍射 104
3.3.3 菲涅耳波带片 105
3.4 夫琅禾费单缝衍射 107
3.4.1 夫琅禾费单缝衍射的实验装置 107
3.4.2 用菲涅耳半波带分析夫琅禾费单缝衍射图样 108
3.4.3 单缝衍射条纹的光强计算 111
3.4.4 单缝衍射图样的特点 114
3.5 夫琅禾费圆孔衍射光学仪器的分辨本领 117
3.5.1 夫琅禾费圆孔衍射 117
3.5.2 光学仪器的分辨本领 118
3.6 光栅衍射 121
3.6.1 光栅 121
3.6.2 光栅衍射图样分析 123
3.6.3 光栅衍射的强度分布 125
3.6.4 光栅光谱与色散 130
3.6.5 光栅的分辨本领 132
3.6.6 闪耀光栅 135
3.6.7 干涉和衍射的区别与联系 137
*3.7 晶体对X射线的衍射 138
3.7.1 X射线的衍射实验 138
3.7.2 布拉格公式 139
本章提要 141
思考题 145
习题 146
第4章 光的偏振 150
4.1 光的偏振态 150
4.1.1 光的偏振性 150
4.1.2 自然光 151
4.1.3 线偏振光 152
4.1.4 部分偏振光 153
4.1.5 椭圆偏振光圆偏振光 153
4.2 获得偏振光的方法 156
4.2.1 偏振片起偏 156
4.2.2 马吕斯定律 157
4.2.3 反射和折射起偏布儒斯特定律 159
4.3 晶体中的双折射 163
4.3.1 双折射现象 163
4.3.2 光轴主截面 163
4.3.3 o光和e光的强度 164
4.3.4 光在晶体中的传播规律 166
4.4 偏振棱镜波片 170
4.4.1 偏振棱镜 171
4.4.2 波片 172
4.4.3 光偏振态的检验 176
4.5 偏振光的干涉 177
4.5.1 基于波片的偏振光干涉 177
4.5.2 色偏振 179
4.5.3 偏振光的干涉图样 180
4.6 人造双折射 181
4.6.1 光弹性效应及其应用 181
4.6.2 电光效应及其应用 183
*4.7 光的偏振态的矩阵表示—琼斯法 187
4.7.1 各种偏振光的琼斯矢量 187
4.7.2 用琼斯矢量处理偏振光的叠加与分解 190
4.7.3 偏振器件的琼斯矩阵 191
4.8 晶体中的旋光 195
4.8.1 旋光现象的规律 195
4.8.2 旋光现象的解释 197
本章提要 201
思考题 203
习题 206
第5章 光的吸收、色散和散射 210
5.1 光的吸收 210
5.1.1 电偶极子模型 210
5.1.2 光的吸收与波长的关系 212
5.1.3 朗伯定律与比尔定律 213
5.1.4 吸收光谱 213
5.2 光的色散 214
5.2.1 正常与反常色散 214
5.2.2 经典色散理论 215
5.3 光的散射 217
5.3.1 散射基本概念 217
5.3.2 瑞利散射 218
5.3.3 散射光强的角分布和偏振状态 218
5.3.4 拉曼散射、布里渊散射及应用 220
本章提要 220
思考题 221
习题 222
第6章 光的量子性 223
6.1 黑体辐射普朗克的能量子假说 223
6.1.1 热辐射 223
6.1.2 黑体和黑体辐射的基本规律 224
6.1.3 经典物理学遇到的困难 228
6.1.4 普朗克的能量子假说黑体辐射公式 229
6.2 光电效应 230
6.2.1 光电效应的实验规律 230
6.2.2 光的经典波动理论的困难 232
6.3 光子与爱因斯坦方程 232
6.3.1 爱因斯坦光子理论 233
6.3.2 爱因斯坦方程 233
6.3.3 光电效应的应用 236
6.4 康普顿效应 237
6.4.1 康普顿效应的实验定律 237
6.4.2 康普顿效应的理论解释 238
6.5 波粒二象性 241
6.5.1 光具有波粒二象性 241
6.5.2 实物粒子的波动性 242
6.5.3 对波粒二象性的解释 244
本章提要 245
思考题 246
习题 247
第7章 现代光学及发展前沿 249
7.1 激光 249
7.1.1 爱因斯坦的光辐射量子理论 250
7.1.2 激光的产生 252
7.1.3 光学谐振腔 255
7.1.4 激光的特点 256
7.1.5 激光的应用 258
7.2 全息照相 260
7.2.1 全息照相的概念 260
7.2.2 全息照相的记录和再现 260
7.2.3 全息照相的特点 264
7.2.4 全息照相的应用 264
*7.3 量子成像 266
7.3.1 量子成像的基本概念 267
7.3.2 量子成像的实验 267
7.3.3 量子成像的应用 270
*7.4 量子保密通信简介 271
7.4.1 量子密码的发展历程 271
7.4.2 量子密码通信的安全性 272
7.4.3 量子密码通信的特性 273
本章提要 275
思考题 276
习题 276
习题参考答案 278
物理常量表* 284
常用数值表 285
汉英词汇索引 286