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第一章几何光学1

1—1 几何光学的基本原理1

一、光源光线1

二、实验定律1

三、全反射光学纤维2

四、费马原理3

五、惠更斯原理5

1—2 单球面的折射和反射成象6

一、同心光束物和象6

二、光经平面的反射和折射7

三、单球面折射成象8

四、放大率13

五、作图求象法14

六、球面反射成象14

一、逐次成象计算16

1—3 共轴球面系统的逐次成象薄透镜16

二、薄透镜17

三、作图求象法18

1—4 共轴球面系统的基点厚透镜19

一、共轴球面系统的基点19

二、共轴球面系统的组合22

三、厚透镜23

四、薄透镜的组合24

一、有效光阑入射光瞳和出射光瞳26

1—5 光阑及象差简介26

二、视场光阑入射窗和出射窗27

三、象差27

四、色差及其校正29

习题31

第二章典型光学仪器原理简析34

2—1 眼睛34

一、放大镜35

2—2 助视仪器35

二、显微镜37

三、望远镜38

2—3 照相机和投影仪39

2—4 棱镜光谱仪39

习题42

第三章光度学与色度学简介43

3—1 光度学简介43

一、光度学基本概念43

二、象的亮度和照度45

3—2 色度学简介46

一、人的颜色视觉规律简介46

二、颜色匹配47

三、部份标准色度学系统简介48

习题50

4—1 光是电磁波51

第四章光波51

4—2 一维平面简谐光波52

一、一维平面简谐波方程52

二、简谐波方程的复数形式54

4—3 三维平面简谐光波55

一、三维平面简谐波方程55

二、波场的空间频率56

4—4 球面简谐光波58

4—5 光波的能量、光强59

4—6 波的叠加原理60

一、波的叠加原理60

二、二列频率相同、振动方向相同单色平面光波的叠加60

三、求合振动的复数法63

四、求合振动的振幅矢量法63

五、多列光波的叠加64

4—7 实际光波65

习题71

第五章光的干涉73

5—1 光的干涉现象与相干条件73

一、光的干涉现象73

二、相干条件74

三、相干光波的莸得77

5—2 分波阵面法及其典型实验装置77

一、杨氏干涉实验77

二、菲涅耳双棱镜实验83

三、菲涅耳双平面镜实验84

四、洛埃镜实验84

5—3 干涉条纹的可见度空间相干性和时间相干性85

一、干涉条纹的可见度85

二、二相干光波的相对光强对可见度的影响85

三、光源的宽度对可见度的影响85

四、空间相干性87

五、光源的单色性对可见度的影响88

六、时间相干性91

5—4 透明薄膜的干涉——分振幅法产生的双光束干涉92

一、在薄膜两个界面上反射的光波的光程差94

二、薄膜的等倾干涉条纹94

三、薄膜的等厚干涉条纹95

四、牛顿环100

5—5 迈克逊干涉仪101

一、干涉仪的结构102

二、等效光路及光程差102

三、干涉条纹的性质103

四、应用举例104

5—6 法布里－珀罗干涉仪107

一、干涉仪的结构和干涉花样的特点107

二、透射相干光的光强分布107

三、干涉条纹的锐度108

四、法布里－珀罗干涉仪是一种高分辨率分光仪器111

习题116

第六章光的衍射119

6—1 光的衍射现象119

6—2 惠更斯－菲涅耳原理120

6—3 菲涅耳半波带法和振幅矢量图解法122

一、菲涅耳半波带法122

二、振幅矢量图解法125

6—4 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射128

一、实验现象128

二、对实验现象的解释128

三、波带片129

四、直线传播和衍射现象的联系132

6—5 夫琅和费单缝衍射132

一、实验装置和衍射花样的特点132

二、衍射光强分布公式133

三、衍射花样135

6—6 夫琅和费圆孔衍射138

一、实验装置和衍射花样的特点138

二、光强分布公式138

6—7 光学仪器的像分辨本领141

一、像分辨本领的概念141

二、瑞利判据142

三、人眼的最小分辨角143

四、望远镜的最小分辨角143

五、显微镜的最小分辨距离144

六、照相机的分辨本领145

6—8 棱镜光谱仪的色分辨本领146

一、角色散和线色散146

二、色分辨本领147

6—9 平面衍射光栅148

二、光强分布公式149

一、实验装置和衍射花样的特点149

三、缝间干涉因子的特点151

四、谱线的缺级154

五、光栅光谱154

六、光栅的角色散、色散范围和色分辨本领155

6—1 0空间光栅、晶体的X射线衍射160

一、概述160

二、布喇格方程161

三、X射线衍射实验方法163

习题164

第七章光的偏振167

7—1 偏振光和自然光167

一、线偏振光167

二、圆偏振光168

三、椭圆偏振光168

四、自然光170

五、部分偏振光171

7—2 光在透明介质界面上的反射和折射171

一、反射定律和折射定律172

二、菲涅耳公式173

三、布儒斯特定律175

四、关于位相突变π问题176

五、能流反射率和能流透射率178

7—3 薄膜的光学特性182

一、单层薄膜的光学特性182

二、双层增透膜185

三、多层高反射膜186

7—4 光通过单轴晶体时的双折射现象187

一、双折射现象187

二、晶体的光轴和主截面187

三、双折射的实验规律188

二、平面波在单轴晶体中的传播189

7—5 单轴晶体中的波面189

一、单轴晶体中的波面189

三、波片191

7—6 偏振器件191

一、尼科耳棱镜192

二、渥拉斯顿棱镜193

三、人造偏振片193

7—7 椭圆偏振光和圆偏振光的获得和检验194

一、椭圆和圆偏振光的获得194

二、三种特殊情况195

三、偏振光的检验196

7—8 平行平面偏振光的干涉196

一、干涉装置197

二、光强分布公式197

一、旋光现象199

7—9平面偏振光振动面的旋转199

二、对旋光现象的解释200

习题203

第八章傅里叶光学205

8—1 傅里叶变换205

一、傅里叶变换及变换对205

二、傅里叶变换的基本性质206

8—2 衍射的傅里叶变换208

一、菲涅耳衍射和夫琅和费衍射208

二、夫琅和费衍射的傅里叶变换210

三、夫琅和费单缝衍射与多缝衍射211

四、夫琅和费圆孔衍射与矩孔衍射213

五、菲涅耳衍射的傅里叶变换216

8—3 透镜的傅里叶变换性质218

一、透镜对光波位相的影响218

二、透镜的傅里叶变换性质220

一、阿贝成象原理225

8—4 阿贝成象原理225

二、波尔特实验及空间滤波226

8—5 光学信息处理227

一、相干光学处理系统227

二、相衬法230

三、θ调制实验232

四、光信息的计算机处理232

8—6 全息术原理234

一、全息术概述234

二、全息术原理235

三、全息术应用236

习题238

第九章光在介质中的传播240

9—1 介质对光的吸收240

一、吸收现象240

二、吸收规律240

三、吸收光谱和物体的颜色242

9—2 光在介质中的色散244

一、正常色散和反常色散244

二、色散的特点245

三、色散的观测方法246

四、相速和群速248

9—3 吸收理论和色散理论250

一、经典吸收理论250

二、经典色散理论252

三、光在导电介质中的传播253

9—4 光的散射和散射理论255

一、光的散射现象255

二、瑞利散射256

三、米氏散射258

四、喇曼散射259

习题261

一、热辐射262

第十章光量子理论262

10—1 黑体辐射262

二、黑体辐射263

三、黑体辐射理论264

四、热辐射定律的应用265

10—2 光电效应267

一、光电效应267

二、光电效应的经典理论268

三、爱因斯坦光量子理论268

10—3 康普顿散射270

一、康普顿散射270

二、康普顿散射的光量子理论271

10—4 波粒二象性274

一、光子和光波274

二、实物波275

三、波粒二象性276

一、氢原子光谱的实验规律278

10—5 原子发光278

二、玻尔假设279

三、玻尔原子279

四、氢原子的能级图和光谱280

五、碱金属原子光谱281

10—6 激光原理激光特性及其应用283

一、激光器283

二、光与原子的相互作用284

三、光在介质中的放大285

四、实现粒子数反转的方法286

五、谐振腔288

六、激光的频率特性288

七、激光的应用289

习题292

附录 基本物理常数294

习题答案295