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第七章 傅里叶光学和全息照相1

7.1 光栅衍射和空间频谱1

7.2 一些图形的傅里叶变换8

一、点光源9

二、实函数频谱的对称性10

三、位移11

四、相似性12

五、转动12

六、线性叠加和干涉13

七、正弦光栅13

7.3 空间频率概念的进一步讨论15

一、空间频率和波矢16

三、衰逝波19

二、波面分解19

7.4 卷积和光栅20

一、一维光栅21

二、二维光栅24

三、X光在晶体上的衍射27

7.5 相干光图像处理28

一、实验装置29

二、低通滤波30

三、倍频31

四、直流成分31

五、方向滤波33

六、采样34

七、位相滤波36

一、线性系统38

7.6 振幅传递函数38

二、传递函数40

三、光学系统的振幅传递函数41

四、阿贝成像理论42

五、图像消模糊43

7.7 光学传递函数44

7.8 全息照相49

一、伽伯的共轴全息照相49

二、利思-乌帕特尼克斯离轴全息照相51

三、全息图的特点55

四、李普曼天然彩色照相55

五、捷尼舒克体全息56

思考题和习题57

参考读物60

第八章 光的发射和吸收62

8.1 光的发射63

一、发光的经典振子模型63

二、加速运动的电荷发射电磁波65

三、轫致辐射69

四、同步辐射70

8.2 光的吸收75

一、朗伯定律75

二、负吸收76

8.3 黑体辐射77

一、热辐射的基尔霍夫定律77

二、绝对黑体和它的辐射规律79

三、空腔内的驻波模式和能量密度80

四、能量量子化和光子84

五、黑体辐射公式90

六、宇宙中的3K辐射背景92

七、光测高温学94

8.4 受激发射95

一、爱因斯坦系数95

二、布居数反转99

三、激光模式102

8.5 几种常见激光器的机理104

一、氨分子激射器105

二、氦-氖激光器106

三、氩离子激光器108

四、红宝石激光器110

五、激光使用安全常识112

思考题和习题113

参考读物114

第九章 光的色散和散射116

9.1 色散116

一、色散现象116

二、三棱镜的色散117

三、三棱镜的色散率和分辨率119

9.2 色散的经典理论122

一、电偶极子的受迫振动122

二、气体的折射率和色散125

三、稠密电介质的折射率128

五、折射率和相干散射129

四、有多个固有频率的偶极子系统以及经典物理学的困难129

9.3 光学材料132

9.4 光在导体中的传播134

一、复介电常数134

二、导体中电磁波的传播和吸收136

三、导体中光波的相速度和位相关系137

四、金属的传导电子模型139

五、光在金属表面上的反射143

9.5 瑞利散射147

一、光的散射147

二、瑞利散射的偶极子受迫振动模型148

三、瑞利散射光的偏振状态151

四、米氏散射152

一、日冕和电子对光的散射155

9.6 光在自由电子上的散射155

二、散射截面156

9.7 喇曼散射157

一、喇曼光谱157

二、喇曼散射的经典理论158

三、喇曼散射的量子理论简介159

四、受激喇曼散射161

思考题和习题162

参考读物163

第十章 光在各向异性介质中的传播165

10.1 自然光和线偏振光165

一、自然光和偏振光165

二、线偏振光的获得和检验166

三、马吕定律168

四、消光比169

五、线偏振光和偏振元件的琼斯表示法169

10.2 双折射172

一、双折射现象172

二、双折射晶体中的波面173

三、光波在双折射晶体中的传播175

四、主截面178

五、双折射晶体结构的不对称振子模型、二向色性178

10.3 偏振光晶体器件181

一、尼科耳棱镜181

二、格兰-汤普森棱镜和格兰-傅科棱镜182

三、渥拉斯顿棱镜183

四、波片184

10.4 椭圆偏振光187

一、椭圆偏振光的数学表示187

二、椭圆偏振光的获得189

三、圆偏振光190

四、偏振光的完备表示193

五、光子角动量194

10.5 两偏振片之间放一片晶体发生的光学现象195

一、透振方向正交的两偏振片间放晶体195

二、透振方向平行的偏振片间放晶体197

三、白光入射197

四、应力双折射198

五、会聚光通过晶体的情形199

一、介电常数张量和电极化率张量200

10.6 电磁波在各向异性介质中的传播200

二、光波在各向异性介质中的传播202

三、关于各向异性介质中光传播速度的菲涅耳公式207

四、确定各向异性介质中光速和光振动方向的几何方法211

五、单轴晶体和双轴晶体中的波面214

思考题和习题218

参考读物222

第十一章 非线性光学224

11.1 非线性折射率和自聚焦224

一、非线性折射率224

二、自聚焦现象225

三、自聚焦的理论简介227

11.2 光波导中的孤子229

一、光学双稳态原理233

11.3 光学双稳态233

二、光学双稳态器件和光计算机238

11.4 非线性电极化强度239

一、非线性振子模型和电极化强度240

二、不同频率的光波同时入射243

三、电极化强度张量244

11.5 旋光246

一、旋光现象246

二、旋光的菲涅耳唯象理论247

三、旋光和石英晶体的结构250

四、自然界中的对称性251

五、旋光的理论解释254

一、泡克耳斯盒258

11.6 泡克耳斯效应258

二、泡克耳斯效应的简单理论261

11.7 克尔效应263

11.8 法拉第磁光效应265

一、磁致旋光265

二、磁致旋光的经典解释266

三、磁致旋光的应用271

11.9 光学位相共轭271

一、位相共轭波271

二、四波混频和位相共轭273

三、受激布里渊散射和位相共轭274

四、光学位相共轭的特点和应用275

思考题和习题277

参考读物278

第十二章 非简谐波和光的统计性质280

12.1 不同频率波的叠加280

一、两列不同频率波的叠加280

二、群速度282

三、非简谐波的频率谱283

四、关于傅里叶分析的讨论286

12.2 波包和测不准关系287

一、波包287

二、群速度290

三、测不准关系291

12.3 波的调制292

一、经典色散关系296

12.4 色散关系296

二、德布罗意波的色散关系297

12.5 光谱线展宽299

一、光谱线的自然展宽299

二、碰撞展宽304

三、多普勒展宽305

12.6 光场辐照度起伏的分布函数308

一、线偏振光的辐照度308

二、非偏振光的辐照度311

12.7 光的相干性312

一、相关函数312

二、复相干度315

一、时间相干性317

12.8 时间相干性和光谱线轮廓的测量317

二、光谱线轮廓318

三、相干长度和谱线宽度322

四、傅里叶变换光谱仪323

12.9 空间相干性324

一、光源宽度和空间相干性324

二、迈克耳孙星体干涉仪328

12.10 光的强度相关329

思考题和习题333

参考读物334

附录336

A 傅里叶积分和傅里叶变换336

B 几个广义函数349

C 张量362

习题答案367