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绪论1

第一章几何光学基本原理6

1几何光学基本定律6

1.1 光线的概念6

1.2 光线传播的基本实验定律7

1.3 全反射13

1.4 光学纤维15

1.5 神秘的幻景——海市蜃楼18

2费马原理19

2.1 光程19

2.2 费马原理20

3物与像22

3.1 光束 单心光束和像散光束23

3.2 实像与虚像 实物与虚物24

3.3 物空间与像空间 物像共轭性25

4单球面折射的物像关系25

4.1 符号法则26

4.2 单心光束在球面上的折射27

4.3 轴上物点傍轴光线球面折射成像28

4.4 傍轴物点成像32

4.5 三种放大率33

5 共轴球面系统的成像公式39

6透镜41

6.1 厚透镜成像42

6.2 薄透镜成像公式43

6.3 薄透镜的焦点和焦平面44

6.4 薄透镜作图成像法47

6.5 物像之间的等光程性48

7理想光具组52

7.1 理想光具组的基点和基面53

7.2 理想光具组作图成像法55

7.3 理想光具组成像公式57

7.4 理想光具组的组合59

思考题65

习题与答案66

第二章典型几何光学仪器及像差简介72

1光阑72

1.1 孔径光？72

1.2 视场光？75

2像差简介77

2.1 球差77

2.2 彗差80

2.3 像散和像面弯曲80

2.4 畸变82

2.5 色差83

3眼睛86

3.1 眼球的结构86

3.2 简化后的眼模型88

3.3 非正常眼及其矫正89

4目视仪器92

4.1 视放大率92

4.2 放大镜和目镜93

4.3 显微镜96

4.4 望远镜98

5投影仪器和摄影仪器101

5.1 投影仪器101

5.2 摄影仪器103

思考题105

习题与答案105

第三章光度学和色度学简介108

1辐射度学和光度学基本概念108

1.1 可见光和电磁波谱108

1.2 幅射通量和光通量110

1.3 发光强度和亮度114

1.4 光出射度和照度116

1.5 光度学单位118

1.6 照明简介121

2像的亮度和照度122

2.1 通过光学系统的光通量123

2.2 像的亮度124

2.3 像的照度125

3色度学概述127

3.1 色度学基本术语127

3.2 颜色随光强的变化128

3.3 颜色适应和颜色对比129

3.4 色调、饱和度和明度129

3.5 三原色原理130

3.6 色品图132

3.7 色视觉变异135

思考题136

习题与答案137

第四章光的干涉139

1光波和光的强度139

1.1 光的电磁理论139

1.2 波动方程140

1.3 等相面、球面波和平面波142

1.4 辐射能密度和能流密度光的强度142

2光的相干叠加和非相干叠加144

2.1 光的干涉现象144

2.2 相干叠加和非相干叠加145

2.3 相干光源149

2.4 位相差和光程差150

2.5 干涉的图样152

2.6 干涉场中的强度分布153

2.7 干涉条纹的可见度154

3分波阵面法的光的干涉154

3.1 菲涅耳双镜实验155

3.2 杨氏双缝实验159

3.3 洛埃镜实验163

3.4 菲涅耳双棱镜实验165

4分振幅法的光的干涉166

4.1 概述166

4.2 等倾干涉171

4.3 等厚干涉175

4.4 透射光的干涉176

4.5 薄膜色177

5干涉的应用177

5.1 增透膜和高反射膜177

5.2 劈尖状薄膜179

5.3 牛顿环180

6迈克耳孙干涉仪182

6.1 迈克耳孙干涉仪的基本结构和原理182

6.2 迈克耳孙干涉仪的应用185

7多光束的干涉 法布里－珀罗干涉仪187

7.1 多光束的干涉187

7.2 法布里－珀罗干涉仪191

思考题197

习题与答案198

第五章光的衍射200

1光的衍射现象 惠更斯－菲涅耳原理200

1.1 光的衍射现象与衍射的分类200

1.2 惠更斯－菲涅耳原理201

2菲涅耳衍射204

2.1 菲涅耳波带204

2.2 矢量图法207

2.3 菲涅耳圆孔衍射208

2.4 菲涅耳圆盘衍射211

2.5 光的直进性与衍射的统一212

3夫琅和费衍射213

3.1 概述213

3.2 单缝夫琅和费衍射214

3.3 圆孔夫琅和费衍射220

4衍射光栅224

4.1 光栅概述224

4.2 平面光栅225

4.3 闪耀光栅237

4.4 三维光栅239

5干涉和衍射的区别与联系242

5.1 干涉和衍射的区别242

5.2 干涉和衍射的联系243

6光学仪器的分辨本领244

6.1 分辨本领和瑞利判据244

6.2 人眼的分辨本领247

6.3 望远镜的分辨本领247

6.4 显微镜的分辨本领248

6.5 棱镜光谱仪的色散本领和色分辨本领251

6.6 光栅光谱仪的色分辨本领253

7全息照相255

7.1 普通照相和全息照相255

7.2 全息照相原理257

7.3 全息术的应用简介261

思考题263

习题与答案264

第六章光的偏振266

1光的偏振现象266

1.1 光的偏振现象266

1.2 光的五种偏振态267

2菲涅耳公式271

2.1 菲涅耳公式271

2.2 反射率和透射率275

2.3 洛埃镜实验中半波损失的解释280

3反射和折射时的偏振281

3.1 反射和折射时的偏振现象281

3.2 反射和折射时偏振现象的理论解释284

3.3 马吕斯定律287

4单轴晶体的双折射290

4.1 双折射现象290

4.2 双折射晶体292

4.3 双折射的物理解释293

5偏振器件299

5.1 晶体偏振器299

5.2 人造偏振片302

6圆偏振光和椭圆偏振光304

6.1 波晶片304

6.2 椭圆偏振光和圆偏振光的产生305

6.3 各种光经波晶片后偏振态的变化311

6.4 偏振光的检验313

7偏振光的干涉314

7.1 平行的平面偏振光的干涉314

7.2 显色偏振318

7.3 会聚的平面偏振光的干涉320

8外力作用下产生的双折射322

8.1 光弹性效应322

8.2 电光效应323

9旋光性324

9.1 旋光现象324

9.2 旋光的菲涅耳解释326

9.3 量糖术327

9.4 磁致旋光——法拉第效应329

思考题330

习题与答案333

第七章光的吸收 散射 色散和速度337

1光的吸收337

1.1 光的吸收定律337

1.2 一般吸收和选择吸收339

1.3 吸收光谱340

2光的散射341

2.1 光的散射341

2.2 瑞利散射342

2.3 散射光的偏振状态344

2.4 喇曼散射346

3光的色散349

3.1 正常色散349

3.2 反常色散351

3.3 色散的经典理论353

4测定光速的方法357

4.1 天文学方法358

4.2 实验室方法概述361

4.3 准确测定光速的意义366

5 光的相速和群速367

思考题372

习题与答案373

第八章光的量子性375

1热辐射和基尔霍夫定律375

1.1 热辐射概念375

1.2 辐射本领和吸收本领376

1.3 基尔霍夫定律377

1.4 绝对黑体和灰体379

2普朗克辐射公式和能量子假说380

2.1 空腔辐射体热辐射实验规律380

2.2 普朗克辐射公式和能量子假说382

3 光测高温法简介386

4 光电效应389

5 爱因斯坦光量子理论392

6 康普顿效应394

7光子的质量、动量和角动量401

7.1 光子的质量401

7.2 光子的动量403

7.3 光子的角动量404

8 光的波动微粒二象性405

思考题409

习题与答案409

第九章激光简介412

1受激吸收、自发辐射和受激辐射413

1.1 波尔假说和能级概念413

1.2 受激吸收413

1.3 自发辐射415

1.4 受激辐射416

1.5 A21、B12和B21之间的关系417

2粒子数反转418

2.1 粒子数反转分布418

2.2 实现粒子数反转分布的条件419

2.3 三能级系统420

2.4 四能级系统422

3谐振腔423

3.1 谐振腔423

3.2 谐振腔的阈值条件424

3.3 谐振的共振频率纵模426

4激光的单色性427

4.1 谱线宽度428

4.2 激光的单色性429

5激光的相干性431

5.1 时间相干性431

5.2 空间相干性432

5.3 激光的相干性432

5.4 激光的横模433

6激光的应用435

6.1 激光准直、测长和测距435

6.2 激光加工435

6.3 激光核聚变436

6.4 激光通讯436

习题与答案437

主要参考书目438