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光学


作者:
张淳民
定价:
53.00 元
版面字数:
560千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2024年
ISBN:
978-7-04-059167-5
物料号:
59167-00
出版时间:
2022-11-11
读者对象:
高等教育
一级分类:
物理学与天文学类
二级分类:
物理学/应用物理学/天文学专业课程
三级分类:
光学

本书是作者26年来于西安交通大学讲授光学课程讲义的基础上,经多次修改、完善、编写而成。本书内容以几何光学、物理光学、量子光学和现代光学为主,包括几何光学原理及成像规律,波动光学干涉、衍射、偏振基础理论、原理、重要实验现象和规律,量子光学基本概念,成像光谱偏振技术,现代光学基础等。本书正确处理了传授知识与培养素质、经典内容与近代前沿、学科发展与技术进步等重要关系;着眼于创新意识、探索精神和能力培养,着眼于揭示经典与前沿的内在联系,着眼于理论研究与实验和应用研究、基础研究与前沿重大突破和创新的辩证关系。注意将物理学思想、科学研究方法、前沿重大科技成果、人文精神融入教材。本书充分体现光学课程的“基础性、科学性、前沿性、应用性”特色,内容现代化,彰显时代感。本书在编排及讲法上从光学知识的内在规律性和系统性出发,并注意各部分内容的内在联系及自洽。

本书适用于高等学校物理学各专业、理科类其他专业以及工科类相关专业的本科生和研究生作为教材使用,也可供空间探测、对地观测、军事侦察、航空航天以及陆地、大气、海洋探测和生命科学等领域的科研人员及科技工作者参考使用。本书还可作为教师教学参考书和一般读者了解光学发展的参考读物。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第一章 绪论
        • 1.1 光学发展概论
          • 1.2 光的本性
            • 1.3 光学的研究对象、分支和研究方法
            • 第二章 几何光学基本原理与成像规律
              • 2.1 光的传播规律
                • 2.1.1 几何光学三大基本定律
                  • 2.1.2 全反射定律
                  • 2.2 费马原理
                    • 2.2.1 光程、光程差
                      • 2.2.2 费马原理表述
                        • 2.2.3 费马原理是光学基本定律的高度概括
                        • 2.3 几何光学成像规律
                          • 2.3.1 成像基本概念
                            • 2.3.2 透镜概念
                              • 2.3.3 反射镜成像
                                • 2.3.4 单球面折射成像
                                  • 2.3.5 共轴球面系统近轴成像(逐次成像)
                                    • 2.3.6 薄透镜及透镜组成像
                                      • 2.3.7 光学系统放大率
                                        • 2.3.8 理想光具组理论
                                          • *2.3.9 像差
                                          • 2.4 光学仪器原理
                                            • 2.4.1 投影仪器
                                              • 2.4.2 照相机
                                                • 2.4.3 眼睛
                                                  • 2.4.4 放大镜
                                                    • 2.4.5 目镜
                                                      • 2.4.6 显微镜
                                                        • 2.4.7 望远镜
                                                          • 2.4.8 棱镜光谱仪
                                                          • *2.5 光度学
                                                            • 2.5.1 光度学基本概念
                                                              • 2.5.2 光度学单位
                                                              • 习题
                                                              • 第三章 干涉
                                                                • 3.1 波的叠加与干涉
                                                                  • 3.1.1 波的描述
                                                                    • 3.1.2 惠更斯原理
                                                                      • 3.1.3 波的干涉与相干条件
                                                                        • 3.1.4 两个点源的干涉
                                                                          • 3.1.5 干涉条纹调制度(反衬度、对比度)
                                                                          • 3.2 分波阵面干涉——杨氏双缝干涉实验光场空间相干性
                                                                            • 3.2.1 杨氏双缝干涉实验与干涉图样
                                                                              • 3.2.2 双缝干涉图样的强度分布
                                                                                • *3.2.3 双缝干涉图样强度分布的复数求解
                                                                                  • 3.2.4 其他干涉装置
                                                                                    • 3.2.5 光源宽度对干涉条纹调制度的影响
                                                                                      • 3.2.6 光场的空间相干性
                                                                                      • 3.3 分振幅干涉——薄膜干涉
                                                                                        • 3.3.1 等厚干涉(反射、透射光程差公式及明暗纹条件)
                                                                                          • 3.3.2 等倾干涉
                                                                                          • 3.4 迈克耳孙干涉仪
                                                                                            • 3.4.1 迈克耳孙干涉仪原理
                                                                                              • 3.4.2 迈克耳孙干涉仪的特点及早期重要应用
                                                                                                • 3.4.3 迈克耳孙干涉仪原理的新发展与重大应用——引力波探测
                                                                                                • 3.5 光源非单色性对干涉条纹调制度的影响
                                                                                                  • 3.6 光场的时间相干性
                                                                                                    • 3.7 多光束干涉——法布里-珀罗(F-P)干涉仪
                                                                                                      • 3.7.1 多光束干涉强度分布
                                                                                                        • 3.7.2 条纹的半高宽
                                                                                                          • 3.7.3 法布里-珀罗干涉仪在光谱学中的应用——色分辨本领
                                                                                                            • 3.7.4 法布里-珀罗干涉仪在光谱学中的应用——自由光谱范围
                                                                                                              • 3.7.5 法布里-珀罗干涉仪在大气风场探测中的应用
                                                                                                              • 习题
                                                                                                              • 第四章 衍射
                                                                                                                • 4.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理
                                                                                                                  • 4.1.1 光的衍射现象
                                                                                                                    • 4.1.2 惠更斯-菲涅耳原理
                                                                                                                      • *4.1.3 巴比涅原理
                                                                                                                        • 4.1.4 衍射的分类
                                                                                                                        • 4.2 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射
                                                                                                                          • 4.2.1 实验现象
                                                                                                                            • 4.2.2 半波带法
                                                                                                                              • 4.2.3 矢量图解法
                                                                                                                                • 4.2.4 菲涅耳圆屏衍射(泊松亮斑)
                                                                                                                                  • 4.2.5 菲涅耳波带片
                                                                                                                                  • 4.3 夫琅禾费单缝衍射和矩孔衍射
                                                                                                                                    • 4.3.1 实验装置与实验现象
                                                                                                                                      • 4.3.2 单缝衍射强度公式
                                                                                                                                        • 4.3.3 单缝衍射因子特点
                                                                                                                                          • 4.3.4 矩孔衍射
                                                                                                                                          • 4.4 光学仪器的像分辨本领
                                                                                                                                            • 4.4.1 夫琅禾费圆孔衍射
                                                                                                                                              • 4.4.2 瑞利判据
                                                                                                                                                • 4.4.3 眼睛、望远镜、照相物镜的分辨本领
                                                                                                                                                  • 4.4.4 显微镜的分辨本领
                                                                                                                                                  • 4.5 光栅——多缝夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                    • 4.5.1 实验装置及衍射图样
                                                                                                                                                      • 4.5.2 光栅强度分布
                                                                                                                                                        • 4.5.3 光栅方程式
                                                                                                                                                          • 4.5.4 缺级现象
                                                                                                                                                            • 4.5.5 斜入射时的光栅方程式
                                                                                                                                                              • *4.5.6 复振幅计算 黑白光栅和正弦光栅
                                                                                                                                                              • 4.6 光栅的分辨本领
                                                                                                                                                                • 4.6.1 光栅光谱与棱镜光谱
                                                                                                                                                                  • 4.6.2 光栅的分辨本领
                                                                                                                                                                    • *4.6.3 量程和自由光谱范围
                                                                                                                                                                      • *4.6.4 闪耀光栅
                                                                                                                                                                        • 4.6.5 棱镜光谱仪的(色)分辨本领
                                                                                                                                                                          • *4.6.6 光栅光谱仪原理
                                                                                                                                                                          • *4.7 声光衍射
                                                                                                                                                                            • 4.7.1 声光衍射
                                                                                                                                                                              • 4.7.2 拉曼-奈斯声光衍射
                                                                                                                                                                                • 4.7.3 布拉格衍射
                                                                                                                                                                                  • 4.7.4 晶体对X射线的衍射——实验方法
                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                  • 第五章 偏振
                                                                                                                                                                                    • 5.1 光的横波性和偏振片
                                                                                                                                                                                      • 5.1.1 偏振现象与光的横波性
                                                                                                                                                                                        • 5.1.2 偏振片
                                                                                                                                                                                        • 5.2 几种偏振光 马吕斯定律
                                                                                                                                                                                          • 5.2.1 自然光
                                                                                                                                                                                            • 5.2.2 线偏振光
                                                                                                                                                                                              • 5.2.3 部分偏振光
                                                                                                                                                                                                • 5.2.4 圆偏振光
                                                                                                                                                                                                  • 5.2.5 椭圆偏振光
                                                                                                                                                                                                    • 5.2.6 马吕斯定律
                                                                                                                                                                                                    • 5.3 光在两种透明介质表面的反射与折射 菲涅耳公式
                                                                                                                                                                                                      • 5.3.1 菲涅耳公式
                                                                                                                                                                                                        • 5.3.2 布儒斯特定律
                                                                                                                                                                                                          • 5.3.3 半波损失
                                                                                                                                                                                                            • 5.3.4 反射率 透射率
                                                                                                                                                                                                            • 5.4 双折射
                                                                                                                                                                                                              • 5.4.1 晶体分类及o光、e光的折射率
                                                                                                                                                                                                                • 5.4.2 光的双折射现象
                                                                                                                                                                                                                  • 5.4.3 单轴晶体中的波面
                                                                                                                                                                                                                    • 5.4.4 主截面、主平面
                                                                                                                                                                                                                      • 5.4.5 晶体的惠更斯作图法
                                                                                                                                                                                                                      • 5.5 晶体光学器件——偏振分束器
                                                                                                                                                                                                                        • 5.5.1 沃拉斯顿棱镜
                                                                                                                                                                                                                          • 5.5.2 格兰-汤姆逊偏振棱镜
                                                                                                                                                                                                                            • 5.5.3 洛匈棱镜
                                                                                                                                                                                                                              • 5.5.4 改型棱镜
                                                                                                                                                                                                                                • 5.5.5 尼科耳棱镜
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.5.6 萨瓦偏光镜
                                                                                                                                                                                                                                    • 5.5.7 波片——相位延迟片
                                                                                                                                                                                                                                      • *5.5.8 巴俾涅补偿器、索累补偿器
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.6 圆偏振光与椭圆偏振光的获得和检测
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.6.1 圆偏振光与椭圆偏振光的获得
                                                                                                                                                                                                                                          • 5.6.2 圆偏振光、椭圆偏振光通过检偏器后强度的变化
                                                                                                                                                                                                                                            • 5.6.3 各种偏振光通过波片后偏振态的变化
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.6.4 圆偏振光、椭圆偏振光的检验(五种光的检验)
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.7 偏振光的干涉及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                • 5.7.1 偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                  • *5.7.2 显色偏振
                                                                                                                                                                                                                                                    • 5.7.3 偏振光的干涉条纹
                                                                                                                                                                                                                                                      • *5.7.4 会聚偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                      • *5.8 场致双折射现象及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                        • 5.8.1 光弹性效应
                                                                                                                                                                                                                                                          • 5.8.2 电光效应
                                                                                                                                                                                                                                                          • *5.9 磁光效应
                                                                                                                                                                                                                                                            • 5.9.1 旋光现象
                                                                                                                                                                                                                                                              • 5.9.2 旋光现象的解释
                                                                                                                                                                                                                                                                • 5.9.3 磁致旋光效应
                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                • 第六章 成像光谱偏振技术
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.1 成像光谱技术基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.1.1 成像光谱技术简介
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.1.2 成像光谱技术分类
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.2 干涉成像光谱技术
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.2.1 干涉成像光谱技术原理
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.2.2 干涉成像光谱仪
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.3 成像光谱偏振技术
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.1 通道型偏振调制技术原理
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.2 新型成像光谱偏振仪
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3.3 成像、光谱、偏振多维信息一体化获取
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.4 干涉成像大气探测原理及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.4.1 大气被动探测概论
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.4.2 高层大气被动探测原理 四强度探测法
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.4.3 风成像干涉仪及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第七章 光与物质的相互作用与光的量子性
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1 光的吸收
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.1.1 光的线性吸收规律
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *7.1.2 复数折射率的意义
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1.3 光的吸收与波长的关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.4 吸收光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.2 光的色散
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2.1 色散现象与经典电磁理论的矛盾
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.2 色散光谱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.3 色散类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.3 光的散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3.1 散射定律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • *7.3.2 弹性散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *7.3.3 非弹性散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.4 光的量子性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4.1 热辐射 基尔霍夫定律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.2 黑体辐射 普朗克能量子假设
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.3 光电效应 光量子
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.4.4 康普顿效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.5 波粒二象性 德布罗意假设
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.5.1 波粒二象性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.5.2 概率波
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.5.3 不确定关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.6 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.6.1 实验规律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.6.2 玻尔氢原子理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.7 激光
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.7.1 光的吸收与辐射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.7.2 粒子数反转和光放大
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.7.3 增益介质中光强随传播距离的变换关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.7.4 激光器基本构成 激光的形成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • *7.7.5 激光的纵模和横模
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.7.6 激光的特性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.7.7 激光器的种类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • *第八章 现代光学基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.1 傅里叶光学与光学信息处理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.1.1 基础理论
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1.2 夫琅禾费衍射与傅里叶变换
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.3 透镜的相位调制与傅里叶变换
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.4 阿贝成像原理及阿贝-波特实验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.5 光学信息处理系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2 光学全息
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.1 全息术的基本原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.2 波前记录与再现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.3 全息图的类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.4 全息术的特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.5 全息术的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.3 非线性光学
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3.1 线性光学与非线性光学
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.2 非线性相互作用的基本方程——耦合波方程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.3 光学倍频
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.4 光参量放大与光参量振荡
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3.5 三阶非线性光学效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4 新型成像技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.1 偏振成像技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.4.2 散射成像
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.4.3 飞行时间成像(TOF)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.4.4 结构光成像
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 附录A 常用物理常量
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 附录B 国际单位制与我国法定计量单位
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录C 傅里叶变换光谱学原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 附录D 傍轴条件 远场条件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 附录E 通道型偏振调制原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 诺贝尔物理学奖历届获奖者名录
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 参考文献
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题参考答案

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  相关图书