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绪论1

1．光的本性1

2．光源和光谱3

3．光学的研究对象、分支与应用7

第一章 几何光学10

1 几何光学基本定律10

1．1 几何光学三定律10

1．2 全反射14

1．3 棱镜与色散16

1．4 光的可逆性原理19

思考题21

习题22

2 惠更斯原理25

2．1 波的几何描述26

2．2 惠更斯原理的表述26

2．3 对反射定律和折射定律的解释27

2．4 直线传播问题30

思考题32

习题32

3 费马原理33

3．1 光程33

3．2 费马原理的表述34

3．3 由费马原理推导几何光学三定律37

习题38

4 成像39

4．1 实像与虚像 实物与虚物39

4．2 物方和像方 物与像的共轭性41

4．3 物像之间的等光程性42

4．4 等光程面43

思考题45

习题46

5 共轴球面组傍轴成像46

5．1 光在单个球面上的折射46

5．2 轴上物点成像 焦距、物像距公式48

5．3 傍轴物点成像与横向放大率51

5．4 逐次成像53

5．5 拉格朗日-亥姆霍兹定理54

思考题54

习题55

6 薄透镜57

6．1 焦距公式57

6．2 成像公式59

6．3 密接薄透镜组61

6．4 焦面63

6．5 作图法64

6．6 透镜组成像65

思考题68

习题69

7 理想光具组理论71

7．1 理想成像与共线变换71

7．2 共轴理想光具组的基点和基面73

7．3 物像关系75

7．4 理想光具组的联合77

思考题82

习题82

8 光学仪器84

8．1 投影仪器84

8．2 照相机85

8．3 眼睛86

8．4 放大镜和目镜89

8．5 显微镜91

8．6 望远镜94

8．7 棱镜光谱仪95

思考题97

习题97

9 光阑98

9．1 孔径光阑 入射光瞳和出射光瞳98

9．2 视场光阑 入射窗和出射窗102

习题104

10 像差106

10．1 像差概述106

10．2 球面像差107

10．3 彗形像差109

10．4 正弦条件和齐明点110

10．5 像散和像场弯曲112

10．8 畸变113

10．7 色像差115

10．8 小结119

思考题119

习题120

11 光度学基本概念120

11．1 辐射能通量和光通量120

11．2 发光强度和亮度124

11．3 余弦发射体和定向发射体126

11．4 照度128

11．5 光度学单位的定义130

习题132

12 像的亮度、照度和主观亮度133

12．1 像的亮度133

12．2 像的照度135

12．3 主观亮度137

思考题138

习题138

第二章 波动光学基本原理140

1 定态光波与复振幅描述140

1．1 波动概述140

1．2 定态光波的概念142

1．3 复振幅描述144

1．4 平面波和球面波的复振幅145

1．5 强度的复振辐表示146

思考题147

习题147

2 波前148

2．1 波前的概念148

2．2 傍轴条件与远场条件(轴上物点)151

2．3 傍轴条件与远场条件(轴外物点)154

2．4 高斯光束157

思考题158

习题159

3 波的迭加和波的干涉160

3．1 波的迭加原理160

3．2 波的干涉与相干条件162

3．3 普通光源发光微观机制的特点164

3．4 干涉条纹的反衬度及其与振幅比的关系167

3．5 线性光学系统168

思考题168

习题169

4 两个点源的干涉169

4．1 两列球面波的干涉场169

4．2 杨氏实验172

4．3 两束平行光的干涉场177

思考题179

习题180

5 光的衍射现象和惠更斯-菲涅耳原理182

5．1 光的衍射现象182

5．2 惠更斯-菲涅耳原理186

5．3 巴俾涅原理191

5．4 衍射的分类192

思考题193

6 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射194

6．1 实验现象194

6．2 半波带法196

6．3 矢量图解法199

6．4 菲涅耳波带片202

思考题206

习题207

7 夫琅和费单缝和矩孔衍射209

7．1 实验装置和实验现象209

7．2 单缝衍射的强度公式210

7．3 矩孔衍射的强度公式214

7．4 单缝衍射因子的特点216

7．5 衍射反比关系意义的探讨222

思考题223

习题224

8 光学仪器的像分辨本领225

8．1 夫琅和费圆孔衍射225

8．2 望远镜的分辨本领228

8．3 球面波照明条件下像面接收的夫琅和费衍射231

8．4 显微镜的分辨本领232

思考题234

习题235

9 光的横波性与五种偏振态235

9．1 偏振现象与光的横波性236

9．2 偏振片238

9．3 自然光239

9．4 线偏振光240

9．5 部分偏振光241

9．6 圆偏振光242

9．7 椭圆偏振光243

思考题244

习题245

10 光在电介质表面的反射和折射 菲涅耳公式245

10．1 菲涅耳反射折射公式246

10．2 反射率和透射率248

10．3 斯托克斯的倒逆关系252

10．4 位相关系与半波损问题252

10．5 反射、折射时的偏振现象257

10．6 从电磁理论推导光的反射、折射定律和菲涅耳公式258

10．7 全反射与衰逝波261

思考题262

习题264

第三章 干涉装置 光场的时空相干性267

1 分波前干涉装置 光场的空间相干性268

1．1 各种分波前干涉装置268

1．2 条纹形状与间距271

1．3 干涉条纹的移动272

1．4 光源宽度对干涉条纹反衬度的影响274

1．5 光场的空间相干性278

思考题281

习题282

2 薄膜干涉(一)——等厚条纹284

2．1 薄膜干涉概述284

2．2 薄膜表面的等厚条纹286

2．3 楔形薄膜的等厚条纹288

2．4 牛顿圈291

2．5 等厚干涉条纹的观测方法及倾角的影响293

2．6 薄膜的颜色 增透膜和高反射膜296

思考题298

习题300

3 薄膜干涉(二)——等倾条纹303

3．1 无穷远的等倾干涉条纹303

3．2 观察等倾条纹时扩展光源的作用306

3．3 薄膜干涉的定域问题306

思考题309

4 迈克耳孙干涉仪 光场的时间相干性309

4．1 迈克耳孙干涉仪的结构309

4．2 干涉条纹311

4．3 光源的非单色性对干涉条纹的影响315

4．4 傅里叶变换光谱仪319

4．5 精密测长与长度的自然基准320

4．6 光场的时间相干性323

4．7 光场的相干性小结327

思考题328

习题329

5 多光束干涉 法布里-珀罗干涉仪330

5．1 多光束于涉的强度分布公式330

5．2 法布里-珀罗干涉仪的装置和条纹的半值宽度335

5．3 法布里-珀罗干涉仪在光谱学中的应用340

思考题342

习题343