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绪论1

第1章 光的电磁理论4

1.1光的电磁波性质4

1.2单色平面波和球面波6

1.2.1单色平面波的表示6

1.2.2单色平面电磁波的性质9

1.2.3单色球面波9

1.3光源和光的辐射11

1.3.1光源11

1.3.2光辐射的经典模型11

1.3.3辐射能12

1.3.4实际光波13

1.4光在介质分界面上的反射和折射13

1.4.1反射定律和折射定律14

1.4.2菲涅耳公式15

1.4.3菲涅耳公式的讨论17

1.4.4反射率和透射率18

1.5全反射和隐失波21

1.5.1反射系数和位相变化21

1.5.2隐失波22

1.5.3全反射应用举例23

1.6光波在金属表面的透射和反射24

1.6.1金属中的透射波24

1.6.2金属表面的反射25

1.7光的吸收、色散和散射27

1.7.1光的吸收27

1.7.2光的色散29

1.7.3光的散射32

1.8单色光波的叠加和干涉34

1.8.1叠加原理34

1.8.2两个同频光波的叠加和干涉35

1.8.3光驻波36

1.9不同频率光波的叠加38

1.9.1光拍38

1.9.2光的相速度和群速度39

1.10复杂波的分解40

1.10.1周期性波的分析41

1.10.2非周期性波的分析42

1.11本章小结44

思考题45

习题45

第2章 光的干涉及其应用48

2.1实际光波的干涉及实现方法48

2.1.1干涉条件48

2.1.2光波分离方法49

2.2杨氏干涉实验50

2.3分波前法干涉的其他实验装置53

2.4干涉条纹的对比度55

2.4.1光源大小的影响56

2.4.2光源非单色性影响58

2.4.3两相干光波振幅比的影响60

2.5平行平板产生的干涉62

2.5.1条纹的定域62

2.5.2等倾条纹63

2.6楔形平板产生的干涉66

2.6.1定域面和定域深度66

2.6.2楔形平板产生的等厚条纹67

2.6.3等厚条纹的应用68

2.7迈克耳孙干涉仪71

2.8多光束干涉73

2.8.1强度分布公式74

2.8.2强度公式讨论75

2.8.3法布里-珀罗干涉仪76

2.8.4法布里-珀罗干涉仪的应用77

2.9多光束干涉原理在薄膜理论中的应用80

2.9.1单层膜81

2.9.2双层膜和多层膜84

2.9.3干涉滤光片88

2.10本章小结91

思考题91

习题92

第3章 光的衍射与现代光学94

3.1惠更斯-菲涅耳原理95

3.2菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射96

3.2.1两类衍射现象的特点97

3.2.2衍射的近似计算公式97

3.2.3夫琅禾费衍射与傅里叶变换99

3.3菲涅耳圆孔和圆屏衍射100

3.3.1圆孔衍射与半波带法100

3.3.2圆屏的菲涅耳衍射102

3.3.3菲涅耳波带片103

3.4夫琅禾费单缝衍射106

3.4.1夫琅禾费衍射实验装置106

3.4.2单缝衍射光强分布公式107

3.4.3单缝衍射公式的讨论108

3.4.4单缝衍射的应用109

3.5夫琅禾费矩孔衍射110

3.6夫琅禾费圆孔衍射与成像仪器的分辨本领112

3.6.1夫琅禾费圆孔衍射112

3.6.2光学成像仪器中的衍射现象115

3.6.3成像仪器的分辨本领115

3.7多缝的夫琅禾费衍射120

3.7.1强度分布公式121

3.7.2强度公式的讨论122

3.8衍射光栅125

3.8.1光栅的分光性能126

3.8.2其他光栅128

3.9全息照相131

3.9.1什么是全息照相131

3.9.2全息照相原理133

3.9.3全息照相的应用136

3.10光信息处理138

3.10.1阿贝成像理论和阿贝-波特实验138

3.10.2光信息处理举例140

3.11本章小结143

思考题144

习题145

第4章 光的偏振和偏振器件147

4.1从自然光获得线偏振光147

4.1.1自然光与偏振光147

4.1.2从自然光获得线偏振光的方法148

4.1.3马吕斯定律和消光比150

4.2晶体的双折射151

4.2.1双折射现象的规律151

4.2.2晶体的各向异性与电磁理论152

4.2.3用惠更斯原理说明双折射现象155

4.3晶体光学器件156

4.3.1偏振棱镜156

4.3.2波片158

4.4椭圆偏振光和圆偏振光160

4.4.1振动互相垂直的线偏振光的叠加160

4.2.2几种特殊情况的讨论161

4.4.3椭圆（圆）偏振光的旋向162

4.4.4利用全反射产生椭圆和圆偏振光162

4.5偏振光和偏振器件的矩阵表示164

4.5.1琼斯矢量164

4.5.2偏振器件的矩阵表示165

4.6偏振光的干涉及其应用169

4.6.1偏振光干涉原理169

4.6.2光测弹性方法171

4.6.3电光效应及光调制172

4.7旋光174

4.7.1测量旋光的装置及旋光规律174

4.7.2旋光现象的解释175

4.7.3磁致旋光效应176

4.8本章小结177

思考题178

习题179

第5章 光的量子性181

5.1热辐射和普朗克能量子假说181

5.1.1热辐射181

5.1.2黑体辐射182

5.1.3普朗克能量子假说和普朗克公式184

5.2光电效应 爱因斯坦光子假说185

5.2.1光电效应实验185

5.2.2光波动理论的困难187

5.2.3爱因斯坦光子假说187

5.2.4光电效应的应用188

5.3康普顿效应190

5.4波粒二象性192

5.5光发射与吸收的量子模型193

5.6本章小结197

思考题198

习题198

第6章 激光200

6.1光的受激吸收、自发辐射和受激辐射200

6.1.1三种过程的含义和几率201

6.1.2三个爱因斯坦系数的关系202

6.2光在介质中的放大204

6.2.1粒子数的热平衡分布和反转分布204

6.2.2如何实现粒子数反转分布205

6.2.3增益系数206

6.3光学谐振腔208

6.4激光器211

6.5激光的应用214

6.6非线性光学216

6.6.1倍频效应217

6.6.2混频效应218

6.6.3光致折射率效应218

6.6.4光学双稳态219

6.7本章小结220

思考题221

习题221

附录A傅里叶级数、傅里叶积分和傅里叶变换223

附录B贝塞尔函数227

附录C与物理光学相关的诺贝尔物理学奖230

习题答案231

参考文献235