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绪论1

第一章波动方程式7

第一部分基本内容7

（一）一维平面简谐波的波动方程式7

（二）光照度和波阵面9

（三）波动方程的复数表示式11

（四）一维平面波动方程的最普遍形式12

第二部分问题讨论15

（一）光遵从独立传播定律已暗示它是一种波动15

（二）由麦克斯韦方程组导出波动方程式16

（三）光波是横波的理论证明18

（四）教学中应该注意的几个问题20

（五）三维平面波动方程的最普遍形式24

（六）球面波和柱面波方程式25

第三部分 参考资料28

第二章光的衍射31

第一部分基本内容31

（一）实验事实31

（二）惠更斯-菲涅耳原理33

（三）圆孔的菲涅耳衍射35

（四）单缝的夫琅和费衍射41

（五）圆孔的夫琅和费衍射47

（六）分辨限度50

第二部分问题讨论55

（一）光衍射现象的简易实验方法55

（二）在实验室中观察衍射现象56

（三）圆屏的菲涅耳衍射60

（四）菲涅耳波带片62

（五）双缝的夫琅和费衍射65

（六）光栅的夫琅和费衍射68

（七）光栅形成的光谱73

（八）X射线的衍射76

（九）菲涅耳积分、科纽蜷线及其应用78

（十）傅里叶变换在衍射问题中的应用88

（十一）教学中应该注意的几个问题95

第三部分 参考资料101

第三章光的干涉103

第一部分基本内容103

（一）两光束的干涉103

（二）薄膜干涉——等厚干涉条纹109

（三）薄膜干涉——等倾干涉条纹116

第二部分问题讨论121

（一）在杨氏实验中产生干涉条纹的条件，光束的相干度和条纹的能见度121

（二）在两光束干涉的教学中应该注意阐明的几个问题127

（三）如何作好两光束干涉的实验130

（四）光驻波的获得和启示134

（五）用牛顿环测光波波长时应注意的两个问题137

（六）迈克耳逊干涉仪140

（七）迈克耳逊干涉仪的应用143

（八）法布里-珀罗干涉仪150

第三部分 参考资料152

第四章几何光学的基本原理153

第一部分基本内容153

（一）光线概念153

（二）几何光学的基本实验定律153

（三）费马原理154

（四）全内反射154

（五）棱镜的折射155

（六）几个定义156

（七）平面反射成像157

（八）平面折射成像158

（九）符号法则和旁轴条件159

（十）球面折射成像160

（十一）球面反射成像162

（十二）共轴球面系统成像164

（十三）共轴球面系统的组合167

（十四）厚透镜169

（十五）薄透镜及其组合170

第二部分问题讨论173

（一）惠更斯原理在几何光学中的应用173

（二）费马原理的应用176

（三）光线在非均匀媒质中的非直线传播举例和演示180

（四）光通过一小孔能得到一条“光线”吗183

（五）小孔成像实验中，孔越小像越清晰吗183

（六）一种新型的光学元件——光学纤维185

（七）色散棱镜最小偏向条件的数学推导186

（八）光楔和恒偏向色散棱镜188

（九）反射棱镜190

（十）球面折射和球面反射物像公式的一种简明推导方法194

（十一）物像公式的普遍性196

（十二）由折射公式可直接导出反射公式198

（十三）平面折射和球面折射的作图法199

（十四）物像关系简表200

（十五）关于透镜的光心200

（十六）轴向放大率和角放大率204

（十七）共轴球面系统的角放大率公式和式（4.26）、（4.27）的证明205

（十八）节点位置的计算和测定206

（十九）用废灯泡作透镜实验及其它207

第三部分 参考资料209

第五章光阑和像差211

第一部分基本内容211

（一）光阑211

（二）像差213

第二部分问题讨论218

（一）几种简单光学系统的孔径光阑和视场光阑218

（二）像差的演示222

（三）不晕点225

（四）消色差复合透镜228

第三部分 参考资料231

第六章光度学233

第一部分基本内容233

（一）重要概念和主要光度学量233

（二）点光源照明时的光照度236

第二部分问题讨论238

（一）白体和黑体 余弦辐射体238

（二）光亮度和光出射度的关系238

（三）光度学量的单位240

（四）发光元面积所产生的光照度241

（五）扩展光源所产生的光照度243

（六）光度学的测量245

第三部分 参考资料251

第七章光学仪器原理253

第一部分基本内容253

（一）眼睛253

（二）光学仪器放大率 放大镜 目镜255

（三）显微镜的放大率256

（四）望远镜的放大率258

（五）光学仪器的分辨本领260

（六）照相机和幻灯机264

第二部分问题讨论267

（一）眼睛视力缺陷的矫正267

（二）放大镜的放大率的一般表示式270

（三）惠更斯目镜和冉斯登目镜272

（四）助视光学仪器和眼睛之间的关系277

（五）显微镜放大率的一般表示式277

（六）一些其它形式的望远镜279

（七）望远镜放大率的一般表示式282

（八）望远镜和显微镜的正常放大率284

（九）仪器放大率J和横向放大率m是不同的285

（十）望远镜的放大率等于入射光瞳和出射光瞳直径之比的负数285

（十一）光学系统所传送的光通量 像的光亮度和光照度286

（十二）对光的感觉 主观亮度290

（十三）物镜的集光作用293

第三部分 参考资料296

第八章光的偏振297

第一部分基本内容297

（一）各种不同偏振态的光297

（二）偏振片的起偏和检偏马吕斯定律298

（三）反射光和折射光的偏振现象300

（四）双折射301

（五）惠更斯对双折射现象的解释303

（六）双折射线起偏器306

（七）晶片所引起的位相差 波片308

（八）偏振光的干涉310

（九）外界作用下产生的各向异性312

（十）振动面的旋转313

第二部分问题讨论315

（一）各种偏振光的数学表示315

（二）偏振光的矩阵方法321

（三）菲涅耳公式的推导329

（四）布儒斯特定律的推导 反射光和折射光偏振度的计算332

（五）关于位相突变和附加位相差的讨论334

（六）全反射时反射光的偏振态 菲涅耳菱体345

（七）圆偏振光和椭圆偏振光的检验346

（八）右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的获得和检验347

（九）渥拉斯顿棱镜出射的两束光的夹角公式（8.7）的推导350

（十）会聚的偏振光的干涉350

（十一）菲涅耳对旋光性的解释351

（十二）菲涅耳复棱镜和科纽棱镜355

第三部分 参考资料357

第九章光的吸收、色散和散射359

第一部分基本内容359

（一）光的吸收359

（二）光的色散360

（三）光的散射363

（四）散射光的偏振364

第二部分问题讨论367

（一）反射、漫反射、衍射等现象和散射的联系与区别367

（二）大气散射所造成的蓝天和红日368

（三）棱镜摄谱仪369

（四）光谱的种类和夫琅和费线375

（五）颜色的感觉和物体的颜色376

（六）吸收和色散的经典理论379

第三部分 参考资料385

第十章光的速度387

第一部分基本内容387

（一）测定光速的历史概况387

（二）测定光速的重要意义388

第二部分问题讨论391

（一）测定光速的症结何在391

（二）罗麦法测光速的原理392

（三）菲索法测光速的实质和关键393

（四）傅科法测光速395

（五）用克尔盒测光速397

（六）用调制后的光波测光速398

（七）应该严格区分的两个概念——相速度和群速度402

（八）迈克耳逊-莫雷实验和建立狭义相对论的实验基础404

第三部分 参考资料408

第十一章温度辐射409

第一部分基本内容409

（一）温度辐射和基尔霍夫定律409

（二）绝对黑体辐射的基本实验定律411

第二部分问题讨论415

（一）绝对黑体辐射的理论分析——量子理论的诞生415

（二）从普朗克假设到普朗克公式的获得420

（三）实际辐射源及光测高温学423

（四）绝对黑体辐射规律的应用举例426

第三部分 参考资料429

第十三章激光431

第一部分基本内容431

（一）自发发射和受激发射431

（二）获得激光光束的两个条件433

第二部分问题讨论435

（一）氦-氖激光器的发光机理及结构435

（二）红宝石激光器的发光机理及结构437

（三）脉冲红宝石激光器的输出特性440

（四）各类激光器综述442

（五）激光应用简介443

第三部分 参考资料448

第十三章光子和波粒二象性449

第一部分基本内容449

（一）光具有粒子性的依据之一——光电效应449

（二）光具有粒子性的依据之二——康普顿效应453

（三）光和实物粒子的波粒二象性概述457

第二部分问题讨论460

（一）微弱光束的量子起伏现象460

（二）由光的粒子性如何说明光的折射和反射规律462

（三）由光的粒子性如何说明光的衍射和干涉463

（四）提出德·布罗意波方程式的根据和意义465

（五）用光电效应测定普朗克常数468

（六）光电效应自动控制演示实验471

第三部分 参考资料473