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第一章光的电磁理论基础1

1.1 引言1

1.2波动2

一、振动2

二、波动和波函数3

三、波动微分方程6

四、平面波和球面波6

五、波前9

1.3麦克斯韦方程和电磁波11

一、麦克斯韦电磁方程11

二、均匀各向同性透明介质中的电磁波12

1.4偶极辐射和光源发光15

1.5 反射和折射——菲涅耳公式19

一、菲涅耳公式19

二、菲涅耳公式的推导20

三、菲涅耳公式讨论23

习题30

第二章光的干涉32

2.1波的叠加和光的干涉现象32

一、两束光干涉的条纹32

二、波的叠加和相干光波34

2.2分波前干涉——菲涅耳型干涉37

一、菲涅耳型干涉条纹的特性37

二、菲涅耳型干涉装置40

三、普通光源的大小对条纹对比的影响 光源的空间相干性42

2.3干涉场的光信息记录(全息记录)特性46

一、物体的光信息46

二、干涉场中的波前信息46

三、光信息的照相记录48

2.4分振幅干涉——薄板两束光干涉49

一、薄板干涉概述49

二、等倾干涉和迈克尔逊干涉仪52

三、光源的时间相干性54

四、等厚干涉58

2.5多束光干涉62

一、光栅干涉63

二、薄板上的反射和透射66

三、薄板多束光干涉68

四、法布里-珀罗干涉装置71

2.6干涉镀膜原理74

一、增透膜原理74

二、增反膜原理77

三、干涉滤光片原理79

习题81

第三章光的衍射和现代光学的基础知识84

3.1绪论84

一、衍射现象和现代光学84

二、惠更斯-菲涅耳原理和菲涅耳-基尔霍夫公式85

三、衍射分类 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射86

四、巴俾涅原理88

3.2菲涅耳衍射88

一、菲涅耳波带法89

二、圆孔和圆屏的菲涅耳衍射花样91

三、菲涅耳波带板92

四、直边和单缝的菲涅耳衍射93

3.3单孔夫朗和费衍射和傅里叶变换96

一、单缝衍射96

二、矩孔衍射99

三、圆孔衍射100

四、单孔夫朗和费衍射的傅里叶积分运算102

五、夫朗和费衍射和傅里叶变换104

3.4光栅——多缝的干涉和夫朗和费衍射112

一、多缝的干涉和衍射113

二、光栅作为光谱仪器的性能116

三、用傅里叶变换讨论光栅衍射119

四、光栅类型123

3.5全息照相127

一、引言127

二、全息照相原理128

三、全息图类型130

四、全息照相应用简介133

3.6空间滤波和光学信息处理135

一、阿贝成像理论135

二、阿贝-波特实验138

三、频域处理系统和光学信息处理举例139

3.7成像光学系统的像质评价和光学传递函数143

一、成像系统的分辨率143

二、像的形成和点扩散函数146

三、物的频谱和余弦物的像149

四、光学传递函数151

习题152

第四章光的偏振和光在各向异性介质中的传播156

4.1偏振光和自然光156

一、偏振光波的三种形态156

二、偏振光和自然光158

三、反射和折射偏振159

4.2双折射观象和晶体的光学各向异性160

一、双折射160

二、晶体在光学上的各向异性162

三、晶体的波阵面和惠更斯泎图法164

4.3晶体偏振器件165

一、偏振器和马吕斯定律166

二、晶体线偏振器件166

三、晶片和补偿片168

4.4偏振光的产生和检验170

一、三种偏振光的产生170

二、三种偏振光的检验172

4.5偏振光干涉173

一、平行光的色偏振(偏振光的等厚干涉)173

二、会聚光的色偏振(偏振光的等倾干涉)175

4.6旋光现象和法拉弟效应176

一、旋光现象176

二、菲涅耳旋光理论178

三、法拉弟效应——偏振面的磁致旋转179

4.7人为双折射现象180

一、光弹效应181

二、克尔效应181

三、克尔磁光效应182

四、普克尔斯(pockels)效应182

习题183

第五章分子光学——散射、吸收和折射色散185

5.1分子光学现象185

一、光的散射185

二、光的吸收187

三、光的折射色散189

5.2振荡电偶极子——经典的原子分子模型191

一、带电粒子的电磁作用191

二、电偶极子的电磁辐射192

三、介质的电磁光学性质192

四、自由电子和金属的电磁光学性质195

5.3分子理论196

一、光波在均匀透明介质中的折射和反射196

二、散射的分子理论196

三、折射色散和吸收的分子理论197

习题202

第六章光的量子效应和波粒二象性203

6.1光的量子效应203

一、光电效应203

二、康普顿效应207

三、光化学效应209

6.2热辐射212

一、基尔霍夫定律和黑体213

二、黑体辐射和普朗克公式214

三、能量子假设216

6.3氢原子光谱和玻尔假设217

一、氢原子光谱的规律217

二、玻尔假设219

三、玻尔第一假设和氢原子能级220

四、玻尔第二假设和氢原子光谱221

6.4波粒二象性223

一、光的波粒二象性223

二、物质波——微观粒子的波粒二象性224

习题230

第七章原子发光和激光231

7.1原子的激发和发光231

一、原子在能级上的分布231

二、原子的激发233

三、激活原子的辐射特性236

四、原子光谱线的强度分布和谱线展宽239

7.2受激发射和爱因斯坦辐射公式241

一、受激发射241

二、三种辐射跃迁几率和爱因斯坦辐射公式243

7.3激光器原理(激光的产生)244

一、概述244

二、光在激活介质中的放大245

三、谐振腔中光的增益放大250

四、几种激光器简介253

7.4激光器原理(谐振腔的调制作用)255

一、谐振腔的振荡频率 激光纵模255

二、谐振腔的横模光斑和频率257

三、基模高斯光束261

习题264