光学

本书是物理学领域“101 计划”核心教材，内容按照 光学的发展和认知过程，共 分为九章。第一章绪论为光 学课程的总体概述，包括光 学发展简史、现象与应用分 类、学科特点和当今的研究 热点以及技术前沿。从第二 章到第九章分别是几何光学 成像，光波的叠加Ⅰ——干 涉，光波的叠加Ⅱ——衍射 ，光的偏振，光的吸收、色 散和散射，光的量子现象， 激光，现代光学简介。 几何光学成像部分内容 采用基于光线矢量的矩阵描 述方法，分析透镜成像、光 线追迹和像差，并继续展开 对光学仪器性能的讨论；干 涉部分内容注重以波动的方 法描述光的传播和叠加，在 分析分波面和分振幅的光波 叠加的同时，讨论光的空间 相干性和时间相干性，并进 一步引入各种干涉仪的工作 原理和仪器设备特征；衍射 部分内容注重多子光波叠加 的描述方法，在光栅特性基 础上，介绍光谱仪的结构和 功能，进一步讨论了光学仪 器的分辨本领；光的偏振部 分内容从界面上光与物质相 互作用的菲涅耳公式出发， 进一步引进琼斯矩阵，并对 偏振光的产生和应用开展定 量分析；光的吸收、色散和 散射的内容包括复折射率、 群速度和相速度等概念，并 分析米氏散射和瑞利散射现 象；光的量子现象和激光两 章分别从光的量子性的基本 现象和概念出发，讨论光的 量子态、激光产生的基本原 理、激光器的特殊性质，并 注重介绍激光技术和应用等 。现代光学简介为选修内容 ，定性半定量地介绍若干活 跃的光学研究领域。 本书覆盖面宽，有一定 的深度，贴近研究前沿，适 合拔尖人才培养使用，可作 为高等学校物理学类专业光 学课程的本科生教材，也可 供光学相关工程技术人员参 考。

第一章 绪论 §1.1 光学发展简史 1.1.1 光学发展早期历史 1.1.2 近代光学发展简史 1.1.3 现代光学发展简史 §1.2 光学现象与应用及其分类 1.2.1 光学现象分类方法 1.2.2 不同应用的分类 §1.3 光学学科特点及其知识体系 1.3.1 光学学科特点 1.3.2 光学学科知识体系 第二章 几何光学成像 §2.1 傍轴近似与矩阵方法 2.1.1 费马原理 2.1.2 光线向量与光学矩阵 2.1.3 界面折射与傍轴近似 2.1.4 单个元件的光学矩阵 2.1.5 共轴复杂系统的光学矩阵 §2.2 矩阵光学成像 2.2.1 光学成像的概述 2.2.2 成像的矩阵处理 2.2.3 矩阵元B的物理意义 2.2.4 透镜组成像 §2.3 成像变换中的基点和基面 2.3.1 光学理想成像 2.3.2 光学矩阵与理想成像系统的等价性 2.3.3 拉格朗日-亥姆霍兹定理 2.3.4 成像变换中的基点和基面 §2.4 其他光学变换 2.4.1 横向空间到角谱域的变换 2.4.2 角谱域到横向空间的变换 2.4.3 光学中的傅里叶变换系统 §2.5 光线追迹与不晕透镜 2.5.1 光线追迹的简述 2.5.2 齐明点与不晕透镜 *§2.6 像差与光阑 2.6.1 像差概述 2.6.2 透镜色差 2.6.3 单色像差 2.6.4 成像系统中的光阑 2.6.5 对消像差要求的小结 §2.7 典型的光学成像仪器 2.7.1 人眼 2.7.2 助视成像仪器 2.7.3 照相机 习题 第三章 光波的叠加Ⅰ——干涉 §3.1 光波的叠加与干涉 3.1.1 光波的电磁理论与波动方程 3.1.2 光波表达式