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第Ⅰ部分电磁光学1

第一章 定义和基本现象1

1.1 光学的对象1

1.2 光源2

1.3 光的传播——光线——衍射2

1.4 单色辐射和多色辐射5

1.5 光速和折射率6

1.6 波面和光程7

1.7 惠更斯和斯涅耳作图法8

1.8 电磁辐射能量的定义13

1.9 与辐射能有关的物体性质17

1.10 关于光的本性的理论19

1.11 光的波动性20

1.12 干涉22

1.13 光的横波性质——光的偏振30

1.14 光的粒子性——光子33

1.15 一些基本概念的正确性34

习题35

第二章 电磁波40

2.1 麦克斯韦方程40

2.2 自由空间的电磁波44

2.3 自由空间的正弦电磁波49

2.4 在均匀各向同性电介质中的电磁波52

2.5 均匀欧姆导体中的电磁波53

2.6 电磁波从一种介质到另一种介质的传播56

2.7 辐射压力58

2.8 光的电磁理论59

习题62

第三章 各向同性透明介质的电磁光学64

3.1 反射和折射的几何定律64

3.2 反射系数和透射系数的计算66

3.3 菲涅耳公式的讨论68

3.4 能量的反射和透射76

3.5 在各向同性吸收介质上的反射79

3.6 实验验证和应用82

3.7 由平面镜垂直反射形成的驻波85

3.8 斜反射产生的行波89

3.9 波导92

3.10 共振腔95

3.11 驻波和导波的应用97

习题100

第四章 各向异性透明介质的电磁光学103

4.1 各向异性介质的几何光学103

4.2 波法线和光线105

4.3 在各向异性介质中的平面电磁波108

4.4 折射率方程——折射率曲面110

4.5 实验证明114

4.6 波面116

4.7 惠更斯作图法的特殊情况117

4.8 双折射偏振121

4.9 折射率椭球122

4.10 全反射——折射率的测量127

4.11 折射率椭球和晶体的对称性128

4.12 偏振棱镜129

4.13 吸收晶体131

4.14 晶体的反射系数132

习题132

第五章 波动辐射的传播、衍射136

5.1 波动方程和几何光学的方程136

5.2 聚焦的波139

5.3 惠更斯、菲涅耳、基尔霍夫研究波传播的方法140

5.4 自由波的传播——菲涅耳波带142

5.5 衍射现象的分类146

5.6 巴俾涅（Babinet）定理149

5.7 无限直边的阴影150

5.8 圆孔和圆屏轴线上的照度153

5.9 光学成象中的衍射156

5.10 矩形孔的衍射158

5.11 圆孔的衍射164

5.12 应用167

5.13 光学仪器的分辨本领168

5.14 无限衍射中傅里叶变换的应用173

5.15 用衍射观察位相结构177

5.16 多个相同开孔或光屏的衍射181

5.17 全息照相183

习题185

第六章 两束波干涉装置及其应用188

A．自然光的干涉188

6.1 非定域干涉条纹188

6.2 定域干涉条纹192

6.3 透明平行平板的干涉。等倾条纹194

6.4 变厚度透明薄板的干涉。等厚条纹201

6.5 空气薄板的等厚条纹203

6.6 关于干涉条纹定域性的推广208

6.7 点光源概念211

6.8 相干性213

6.9 迈克耳孙干涉仪215

6.10 波列——纵向相干性218

6.11 白光干涉223

6.13 在测量光程及其变化中干涉的应用227

6.12 白光干涉条纹的光谱分析227

6.14 表面结构的研究231

6.15 折射率的测量233

6.16 微小长度变化的测量234

B．偏振光干涉236

6.17 菲涅耳-阿喇戈实验236

6.18 光束通过双折射平行平板不分成两束光的情形237

6.19 在起偏器与检偏器之间的平行光中放置双折射板产生的干涉238

6.20 白光现象241

6.21 偏振光干涉的应用243

6.22 在会聚偏振光中双折射板引起的干涉245

习题247

第七章 多束波干涉251

7.1 多束波干涉现象的一般特征251

7.2 透明板上的多次反射251

7.3 透明表面反射系数的改变255

7.4 空气层的干涉条纹。法布里-珀罗干涉仪257

7.5 干涉滤波器262

7.6 多层结构——介质膜反射镜263

7.7 一组等距等宽狭缝在无限远处的衍射264

7.8 线光栅269

7.9 光栅用于分离各种波长276

7.10 射电干涉仪278

7.11 白光的组成280

7.12 周期结构物体的象的形成281

7.13 二维光栅285

7.14 三维光栅——晶体的X射线衍射288

7.15 测量晶面间隔的方法294

7.16 晶体中衍射极大的强度296

7.17 李普曼（Lippman）彩色照相术298

习题299

第八章 光的偏振态305

8.1 定义305

8.2 椭圆偏振光306

8.3 特殊情形309

8.4 直线振动方位的确定313

8.5 物质的旋光性317

8.6 已知方位的椭圆振动的分析321

8.7 一般椭圆振动的分析325

8.8 部分偏振光331

习题332

第九章 光速和狭义相对论336

9.1 相速度和信号速度336

9.2 相速度的测量336

9.3 信号速度的测量337

9.4 结果338

9.5 运动介质中的光速339

9.6 光源与观察者相对运动的影响340

9.7 绝对运动——迈克耳孙-莫雷实验342

9.8 空间和时间的相对性。洛伦兹变换344

9.9 洛伦兹变换的运动学结果346

9.10 在光学中的应用350

9.11 狭义相对论的几个动力学结果352

习题355