光学基本原理

第1章 光的性质
1.1 历史概述
1.1.1 从古希腊和古罗马到约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）
1.1.2 从笛卡儿到牛顿
1.1.3 牛顿和惠更斯
1.1.4 19世纪：波动理论的胜利
1.2 光的参数化
1.2.1 光谱区及其分类
1.2.2 辐射测量基本量
1.2.3 光度学单位
1.2.4 光子和光谱单位
1.3 光的物理模型
1.3.1 电磁波理论
1.3.2 半经典理论：光量子
1.3.3 光作为量子场
1.4 热和非热光源
1.4.1 热光
1.4.2 冷光
1.4.3 源自同步辐射的光
1.5 光的物理特性
1.5.1 强度
1.5.2 传播速度
1.5.3 偏振
1.5.4 能量和功率传输
1.5.5 动量输送：坡印廷定理和光压
1.5.6 谱线形状
1.5.7 光学相干
1.6 光的统计学特性
1.6.1 作为强度函数的概率密度
1.6.2 统计相关函数
1.6.3 光源的分子数分布函数
1.7 非经典光的特性和应用
1.7.1 聚束光
1.7.2 压缩光
1.7.3 纠缠光
1.7.4 光子计数
1.8 总结
参考文献
第2章 几何光学
2.1 几何光学的基础和局限性
2.1.1 程函方程
2.1.2 几何光学的正交条件
2.1.3 光线方程
2.1.4 程函方程的局限性
2.1.5 几何光学中的能量守恒
2.1.6 折射定律
2.1.7 反射定律
2.2 近轴几何光学
2.2.1 均匀介质中的近轴光线
2.2.2 近轴情况下的折射
2.2.3 光学系统的基点
2.2.4 几何光学成像方程
2.2.5 薄透镜
2.2.6 厚透镜
2.2.7 反射光学表面
2.2.8 近轴矩阵理论向3×3矩阵的扩展
2.3 光阑和光瞳
2.3.1 孔径光阑
2.3.2 视场光阑
2.4 光线追迹
2.4.1 原理
2.4.2 光线的数学描述
2.4.3 表面交点的确定
2.4.4 光程的计算
2.4.5 曲面法线的确定
2.4.6 折射定律
2.4.7 反射定律
2.4.8 非序列光线追迹和其他类型的光线追迹
2.5 像差
2.5.1 波像差的计算
2.5.2 光线像差和点列图
2.5.3 赛德尔系数和泽尼克多项式
2.5.4 色像差
2.6 一些重要的光学仪器
2.6.1 消色差透镜
2.6.2 照相机
2.6.3 人眼
2.6.4 望远镜
2.6.5 显微镜
参考文献
第3章 波动光学
3.1 麦克斯韦方程和波动方程
3.1.1 麦克斯韦方程
3.1.2 时间谐波的复数表示
3.1.3 介质方程
3.1.4 波动方程
3.1.5 亥姆霍兹方程
3.2 偏振
3.2.1 不同的偏振态
3.2.2 庞加莱球
3.2.3 偏振波的复数表示
3.2.4 简单偏振光学元件和琼斯计算法
3.3 干涉
3.3.1 两束平面波的干涉
3.3.2 不同偏振态平面波的干涉效应
3.3.3 任意标量波的干涉
3.3.4 干涉测量法的一些基本概念
3.4 衍射
3.4.1 平面波的角谱
3.4.2 瑞利-索末菲衍射公式和平面波角谱的等价性
3.4.3 菲涅耳和夫琅和费衍射积分
3.4.4 不同行射方法的数值实现
3.4.5 焦点附近偏振效应对强度分布的影响
3.5 高斯光束
3.5.1 基本方程的推导
3.5.2 菲涅耳衍射积分和近轴亥姆霍兹方程
3.5.3 高斯光束的传播
3.5.4 高斯光束的高阶模
3.5.5 基本高斯光束在透镜上的变换
3.5.6 适用于高斯光束的ABCD矩阵法则
3.5.7 一些高斯光束传播的例子
参考文献
第4章 非线性光学
4.1 非线性极化和非线性极化率
4.2 非线性光学的波动
4.3 二阶非线性过程
4.3.1 二次谐波产生
4.3.2 和频、差频产生和参量放大
4.4 三阶非线性过程
4.4.1 自相位调制
4.4.2 时间光孤子
4.4.3 交叉相位调制
4.4.4 自聚焦
4.4.5 四波混频
4.4.6 光学相位共轭
4.4.7 光学双稳态和光开关
4.4.8 受激拉曼散射
4.4.9 通过超短激光脉冲的第三谐波产生
4.5 谐振二能级介质中的超短光脉冲：自感应透明和脉冲面积定理
4.5.1 光与二能级介质的相互作用
4.5.2 二能级介质的麦克斯韦和薛定谔方程
4.5.3 脉冲面积定理
4.5.4 二能级介质中超短光脉冲的教大
4.5.5 二能级介质中的少周期光脉冲
4.6 白光：超连续谱产生
4.6.1 超连续谱产生光子晶体光纤中的自相位调制、四波混频和调制不稳定性
4.6.2 交叉相位调制引发的不稳定性
4.6.3 具有延迟非线性的介质中的光孤子现象
4.7 非线性拉曼光谱学
4.7.1 基本原理
4.7.2 非线性拉曼光谱学的方法
4.7.3 偏振非线性拉曼技术
4.7.4 时间分辨CARS
4.8 波导相干反斯托克斯-拉曼散射
4.8.1 增强空心光子晶体纤维中的波导CARS
4.8.2 在空芯光子晶体纤维中的四波混频和CARS
……