目錄
第0章引言1
0.117世紀前的光學2
0.1.1古希臘人對光的認識2
0.1.2阿拉伯人對光學的貢獻2
0.1.3中世紀的光學2
0.1.416世紀—文藝復興的光學3
0.217世紀的光學3
0.319世紀的光學4
0.4近代光學5
第1章光的電磁波特性6
1.1麥克斯韋方程6
1.2電磁場的波動方程7
1.2.1光學介質(zhì)中電場和磁場的波動方程7
1.2.2電磁波傳播速度與介質(zhì)折射率8
1.3簡諧平面波解與特性9
1.3.1波動方程的平面波解9
1.3.2光波的橫波性11
1.4電磁場的能流密度與輻射強度13
1.4.1電磁場的能流密度13
1.4.2電磁場的輻射強度14
1.5簡諧光波的標量描述16
1.5.1簡諧平面波16
1.5.2簡諧球面波17
1.5.3波函數(shù)的復振幅表示17
1.6光子與電磁波譜20
1.6.1光子20
1.6.2電磁波譜22
*1.7負折射率與超材料24
1.7.1負折射率24
1.7.2超材料25
習題26
第2章光波在介質(zhì)界面的反射與折射29
2.1光的反射與折射29
2.2菲涅耳公式31
2.3斯托克斯倒逆關(guān)系35
2.4光強的反射率和透射率36
2.5界面反射光的相位變化40
*2.6光學波導的全反射分析方法44
2.6.1波導結(jié)構(gòu)與光束傳輸44
2.6.2光學波導形成機理45
習題48
第3章光的干涉與相干性50
3.1光波的疊加原理50
3.2疊加光波的光強與干涉51
3.2.1疊加光波的光強分布51
3.2.2穩(wěn)定干涉產(chǎn)生條件52
3.2.3光相干性的定性描述53
3.2.4干涉場的襯比度55
3.2.5非相干光源實現(xiàn)相干疊加的方法56
3.3分波前干涉56
3.3.1楊氏雙孔干涉實驗：兩個球面波的干涉57
3.3.2瑞利干涉測量儀60
3.4分振幅干涉61
3.4.1平行平板的等傾干涉62
3.4.2等厚干涉65
3.4.3等厚干涉在光學加工測量中的應(yīng)用68
3.4.4分振幅干涉測量儀及其應(yīng)用70
3.5多光束干涉75
3.5.1平行平板多光束干涉76
3.5.2法布里-珀羅干涉儀及其特點79
3.5.3多光束干涉的應(yīng)用81
3.6光的空間相干性與時間相干性84
3.6.1光的空間相干性84
3.6.2光的時間相干性91
3.7引力波干涉測量97
習題98
第4章光的衍射理論基礎(chǔ)105
4.1惠更斯-菲涅耳原理105
4.1.1惠更斯原理105
4.1.2惠更斯-菲涅耳原理與數(shù)學描述106
4.2基爾霍夫衍射理論107
4.2.1亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理107
4.2.2平面屏衍射的基爾霍夫公式109
4.3菲涅耳衍射和夫瑯禾費衍射110
4.3.1球面波的傍軸近似和遠場近似式111
4.3.2菲涅耳衍射(近場衍射)112
4.3.3夫瑯禾費衍射(遠場衍射)113
4.3.4巴比涅原理114
4.4單縫和矩孔的夫瑯禾費衍射114
4.4.1單縫夫瑯禾費衍射115
4.4.2矩孔夫瑯禾費衍射117
4.5圓孔夫瑯禾費衍射與成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)118
4.5.1圓孔夫瑯禾費衍射118
4.5.2成像儀器的分辨本領(lǐng)120
4.5.3衍射極限與超分辨成像123
4.6光柵衍射126
4.6.1位移-相移定理126
4.6.2一維光柵128
4.6.3光柵光譜儀132
4.6.4閃耀光柵134
4.7菲涅耳衍射136
4.7.1菲涅耳衍射的波帶方法137
4.7.2菲涅耳波帶片143
4.7.3菲涅耳衍射數(shù)值分析145
4.8光學全息147
4.8.1全息術(shù)的基本原理147
4.8.2全息圖應(yīng)用簡介150
習題152
第5章透鏡相位變換與傅里葉光學158
5.1透鏡相位變換器與傅里葉光學變換158
5.1.1透鏡的相位變換函數(shù)158
5.1.2透鏡作用下的衍射與傅里葉變換性質(zhì)160
5.1.3余弦光柵的夫瑯禾費衍射與傅里葉變換164
5.2阿貝成像原理與空間濾波166
5.2.1阿貝成像原理167
5.2.2阿貝-波特實驗與空間濾波168
5.2.3澤尼克相襯顯微鏡171
5.34F系統(tǒng)與相干光信息處理173
5.3.14F系統(tǒng)173
5.3.2圖像的相加和相減處理方法174
*5.4透鏡相干成像的衍射分析176
5.4.1正透鏡的點擴展函數(shù)176
5.4.2物像關(guān)系的衍射理論分析178
5.4.3相干成像系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)179
*5.5非相干成像系統(tǒng)的頻譜分析180
5.5.1非相干成像系統(tǒng)的強度傳遞函數(shù)180
5.5.2無像差系統(tǒng)的傳遞函數(shù)181
5.5.3像差對成像系統(tǒng)的影響183
習題184
第6章偏振、雙折射與光電器件188
6.1光波的偏振特性188
6.1.1光的偏振狀態(tài)188
6.1.2線偏振器與馬呂斯定律192
6.2晶體雙折射194
6.2.1雙折射現(xiàn)象194
6.2.2單軸晶體中的等相位面195
6.3晶體雙折射器件197
6.3.1雙折射偏振分光197
6.3.2波晶片199
6.4光學旋光201
6.4.1旋光效應(yīng)201
6.4.2法拉第效應(yīng)—磁致旋光203
6.4.3旋光效應(yīng)的唯象理論205
6.5電光效應(yīng)206
6.5.1泡克耳斯效應(yīng)—線性電光效應(yīng)207
6.5.2克爾效應(yīng)—平方電光效應(yīng)208
6.6光電器件209
6.6.1偏振光隔離器210
6.6.2非偏振光隔離器211
6.6.3光纖環(huán)形器215
6.6.4基于光柵衍射色散原理的光學器件215
習題218
第7章光的吸收、色散和散射223
7.1光的吸收223
7.1.1朗伯吸收定律223
7.1.2比爾吸收定律224
7.1.3對吸收系數(shù)的進一步說明224
7.1.4吸收光譜226
7.2光的色散227
7.2.1正常色散和反常色散227
7.2.2色散和吸收現(xiàn)象的經(jīng)典理論解釋228
7.2.3波包的相速度和群速度232
7.3光的散射234
7.3.1散射現(xiàn)象234
7.3.2瑞利散射235
7.3.3米氏散射238
7.3.4拉曼散射238
*7.4非線性光學239
7.4.1介質(zhì)非線性極化240
7.4.2光學二次諧波241
7.4.3三階非線性光學現(xiàn)象243
7.4.4二階非線性極化與三波混頻245
7.4.5三階非線性極化與四波混頻248
習題249
參考文獻251
附錄252
附錄A矢量分析252
A.1梯度、散度和旋度252
A.2Gauss公式和Stokes公式253
A.3有關(guān)算子的運算公式253
附錄B傅里葉變換253
B.1周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)分解253
B.2傅里葉變換254
B.3傅里葉變換的性質(zhì)和定理256