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光学(第二版)

“十五”国家规划教材

作者:
赵建林 编著
定价:
66.00 元
版面字数:
480千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
2
最新版次
印刷时间:
1899年
ISBN:
978-7-04-060958-5
物料号:
60958-00
出版时间:
2024-01-11
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

本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材,是根据作者多年来讲授高等学校应用物理专业本科生光学课程和其他相关课程的教案和教学体会编写而成的。在内容和结构上,本书延续了第一版的特点,即不完全按照传统的以几何光学、波动光学、量子光学顺序或经典光学与现代光学完全分割的内容编排方式,而是从现代光学视角,着重以建立光的完整图像为目标,以光波、光线和光子的传播特性为主线,系统地介绍了光学的基本概念、理论、规律、分析方法以及重要应用。书中各章末还附有精选的习题和讨论思考题。

本书基本概念准确,物理图像清晰,叙述思路独特,逻辑体系严谨,数学运算简洁,取材具有时代感。本书可作为高等学校物理学、应用物理学、光电信息科学与工程、材料物理等专业的光学课程教材,也可以作为其他相关专业相关课程的教学参考书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 绪论
        • 第1章 光波、光线与光子
          • §1.1 光的波动性质
            • 1.1.1 波动的实质
              • 1.1.2 波动的基本特征量
                • 1.1.3 波动的描述
                  • 1.1.4 纵波与横波
                    • 1.1.5 光的波动性
                      • 1.1.6 光波的电磁性质
                      • §1.2 光线与光传播的几何描述
                        • 1.2.1 光传播的直线性、独立性和可逆性
                          • 1.2.2 反射和折射定律
                            • 1.2.3 全反射原理
                              • 1.2.4 光纤及其基本结构特性
                                • 1.2.5 棱镜及其应用
                                  • 1.2.6 光程与费马原理
                                  • §1.3 自然光与偏振光
                                    • 1.3.1 完全偏振光
                                      • 1.3.2 自然光
                                        • 1.3.3 部分偏振光
                                          • 1.3.4 矢量光波
                                            • 1.3.5 自然光在两种电介质分界面上的反射和折射 菲涅耳公式
                                              • 1.3.6 斯托克斯倒易关系
                                                • 1.3.7 布儒斯特定律
                                                  • 1.3.8 马吕斯定律
                                                    • 1.3.9 反射光与透射光的半波损失(相位突变)
                                                      • 1.3.10 反射光与透射光的能量分配
                                                      • §1.4 光辐射与光度学
                                                        • 1.4.1 光源与光辐射
                                                          • 1.4.2 辐射度学与光度学
                                                            • 1.4.3 辐射能通量与光通量
                                                              • 1.4.4 发光强度与光亮度
                                                                • 1.4.5 光照度
                                                                  • 1.4.6 色度与三基(原)色
                                                                    • 1.4.7 光度学基本量的单位
                                                                    • §1.5 光的量子性
                                                                      • 1.5.1 黑体辐射
                                                                        • 1.5.2 光电效应
                                                                          • 1.5.3 康普顿效应
                                                                          • §1.6 光的波粒二象性
                                                                            • 1.6.1 光波与光子的对立统一
                                                                              • 1.6.2 德布罗意方程
                                                                                • 1.6.3 对光的本性的再认识
                                                                                • 习题
                                                                                  • 讨论思考题
                                                                                  • 第2章 光学成像的几何学原理
                                                                                    • §2.1 几何光学成像的基本概念
                                                                                      • §2.2 光在单个球面上的折射与成像
                                                                                        • 2.2.1 基本概念和符号规则
                                                                                          • 2.2.2 光在单个球面上的折射 同心性的破坏
                                                                                            • 2.2.3 轴上物点的傍轴光线成像
                                                                                              • 2.2.4 高斯物像公式
                                                                                                • 2.2.5 牛顿物像公式
                                                                                                  • 2.2.6 光在单个球面上的反射成像
                                                                                                    • 2.2.7 光在单个平面上的折射、反射成像
                                                                                                      • 2.2.8 离轴物点的傍轴光线成像
                                                                                                        • 2.2.9 成像放大率
                                                                                                          • 2.2.10 亥姆霍兹公式与拉格朗日-亥姆霍兹定理
                                                                                                          • §2.3 共轴球面组的傍轴成像透镜
                                                                                                            • 2.3.1 共轴球面组的傍轴成像
                                                                                                              • 2.3.2 透镜及其分类
                                                                                                                • 2.3.3 厚透镜的成像特性
                                                                                                                  • 2.3.4 薄透镜的成像特性
                                                                                                                    • 2.3.5 自聚焦透镜及其成像特性
                                                                                                                    • §2.4 理想光具组理论
                                                                                                                      • 2.4.1 理想光具组
                                                                                                                        • 2.4.2 理想光具组的基点和基面
                                                                                                                          • 2.4.3 焦点、主点、节点间的位置关系
                                                                                                                            • 2.4.4 理想光具组成像的几何作图法
                                                                                                                              • 2.4.5 共轴球面组的基点基面
                                                                                                                              • §2.5 像差
                                                                                                                                • 2.5.1 单色像差及其消除
                                                                                                                                  • 2.5.2 色像差及其消除
                                                                                                                                  • §2.6 光阑
                                                                                                                                    • 2.6.1 孔径光阑 入射光瞳 出射光瞳
                                                                                                                                      • 2.6.2 视场光阑 入射窗 出射窗
                                                                                                                                        • 2.6.3 像的亮度和照度
                                                                                                                                        • §2.7 几何光学仪器原理
                                                                                                                                          • 2.7.1 成像仪器
                                                                                                                                            • 2.7.2 眼睛及助视仪器
                                                                                                                                              • 2.7.3 简单放大镜
                                                                                                                                                • 2.7.4 目镜
                                                                                                                                                  • 2.7.5 显微镜
                                                                                                                                                    • 2.7.6 望远镜
                                                                                                                                                      • 2.7.7 激光扩束器
                                                                                                                                                        • 2.7.8 分光仪器
                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                          • 讨论思考题
                                                                                                                                                          • 第3章 光的干涉与相干性
                                                                                                                                                            • §3.1 波前 傍轴条件与远场条件
                                                                                                                                                              • 3.1.1 波前的概念
                                                                                                                                                                • 3.1.2 同轴球面波的傍轴条件与远场条件
                                                                                                                                                                  • 3.1.3 离轴球面波的傍轴条件与远场条件
                                                                                                                                                                  • §3.2 波动叠加与光的干涉
                                                                                                                                                                    • 3.2.1 波动的独立性、叠加性及相干性
                                                                                                                                                                      • 3.2.2 光的相干条件
                                                                                                                                                                        • 3.2.3 双光束干涉及干涉条件
                                                                                                                                                                          • 3.2.4 两束平面光波的干涉
                                                                                                                                                                            • 3.2.5 多光束干涉及干涉条件
                                                                                                                                                                              • 3.2.6 获得相干光波的方法
                                                                                                                                                                              • §3.3 分波前干涉 光场的空间相干性
                                                                                                                                                                                • 3.3.1 杨氏双孔干涉实验
                                                                                                                                                                                  • 3.3.2 光源宽度对干涉条纹图样的影响
                                                                                                                                                                                    • 3.3.3 光场的空间相干性
                                                                                                                                                                                      • 3.3.4 其他分波前干涉实验
                                                                                                                                                                                      • §3.4 分振幅干涉(薄膜干涉)
                                                                                                                                                                                        • 3.4.1 光波经薄膜层的反射和透射
                                                                                                                                                                                          • 3.4.2 总光程差与总相位差
                                                                                                                                                                                            • 3.4.3 干涉条件
                                                                                                                                                                                              • 3.4.4 等倾干涉
                                                                                                                                                                                                • 3.4.5 等厚干涉
                                                                                                                                                                                                  • 3.4.6 定域干涉与非定域干涉
                                                                                                                                                                                                    • 3.4.7 复色光或白光照明下的薄膜干涉
                                                                                                                                                                                                    • §3.5 迈克耳孙干涉仪 光场的时间相干性
                                                                                                                                                                                                      • 3.5.1 迈克耳孙干涉仪的结构
                                                                                                                                                                                                        • 3.5.2 干涉条纹特点
                                                                                                                                                                                                          • 3.5.3 光源的非单色性对干涉图样衬比度的影响
                                                                                                                                                                                                            • 3.5.4 光场的时间相干性
                                                                                                                                                                                                              • 3.5.5 时间相干性与空间相干性的比较
                                                                                                                                                                                                              • §3.6 法布里-珀罗干涉仪
                                                                                                                                                                                                                • 3.6.1 干涉仪结构
                                                                                                                                                                                                                  • 3.6.2 干涉图样特点
                                                                                                                                                                                                                    • 3.6.3 法布里-珀罗干涉仪的应用
                                                                                                                                                                                                                    • §3.7 其他干涉仪
                                                                                                                                                                                                                      • 3.7.1 特外曼-格林干涉仪
                                                                                                                                                                                                                        • 3.7.2 傅里叶变换干涉仪
                                                                                                                                                                                                                          • 3.7.3 马赫-曾德尔干涉仪
                                                                                                                                                                                                                            • 3.7.4 萨尼亚克干涉仪
                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                              • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                              • 第4章 光的衍射与变换
                                                                                                                                                                                                                                • §4.1 衍射现象及其数学描述
                                                                                                                                                                                                                                  • 4.1.1 光的衍射现象
                                                                                                                                                                                                                                    • 4.1.2 惠更斯原理
                                                                                                                                                                                                                                      • 4.1.3 惠更斯-菲涅耳原理
                                                                                                                                                                                                                                        • 4.1.4 菲涅耳-基尔霍夫衍射积分
                                                                                                                                                                                                                                          • 4.1.5 巴比涅原理
                                                                                                                                                                                                                                            • 4.1.6 衍射现象的分类
                                                                                                                                                                                                                                            • §4.2 菲涅耳衍射
                                                                                                                                                                                                                                              • 4.2.1 圆孔的菲涅耳衍射
                                                                                                                                                                                                                                                • 4.2.2 圆盘的菲涅耳衍射
                                                                                                                                                                                                                                                  • 4.2.3 直边及单缝的菲涅耳衍射
                                                                                                                                                                                                                                                    • 4.2.4 任意形状屏的菲涅耳衍射
                                                                                                                                                                                                                                                    • §4.3 夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                      • 4.3.1 夫琅禾费衍射图样的观察
                                                                                                                                                                                                                                                        • 4.3.2 单缝的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                          • 4.3.3 矩形孔的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                            • 4.3.4 圆孔的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                              • 4.3.5 双缝或双孔的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                              • §4.4 衍射光栅
                                                                                                                                                                                                                                                                • 4.4.1 光栅及其结构特点
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 4.4.2 龙基光栅的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 4.4.3 闪耀光栅
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 4.4.4 正弦光栅的夫琅禾费衍射
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 4.4.5 体光栅的布拉格衍射
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 4.4.6 光栅的云纹效应
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 4.4.7 塔尔博特效应
                                                                                                                                                                                                                                                                            • §4.5 衍射光场的分解与傅里叶变换
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 4.5.1 衍射光场的傅里叶分解
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 4.5.2 二维傅里叶变换的基本性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 4.5.3 夫琅禾费衍射的再讨论
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 4.5.4 菲涅耳衍射的再讨论
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 4.5.5 干涉与衍射的区别和联系
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 第5章 光学成像的波动学原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §5.1 阿贝成像原理与空间滤波
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 5.1.1 阿贝成像原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 5.1.2 阿贝成像原理的傅里叶描述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 5.1.3 空间滤波与光信息处理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 5.1.4 阿贝-波特实验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 5.1.5 空间滤波的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • §5.2 三维成像与全息成像
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 5.2.1 光学成像的平面性与空间立体性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 5.2.2 全息照相原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 5.2.3 全息图的分类与制作方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §5.3 菲涅耳波带片与全息透镜
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 5.3.1 菲涅耳波带片及其成像特性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 5.3.2 全息透镜及其成像特性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 5.3.3 针孔、针头反射镜及圆盘的成像特性
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §5.4 光学仪器的分辨本领
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 5.4.1 衍射受限系统的成像特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 5.4.2 瑞利判据
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 5.4.3 成像仪器的分辨本领
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 5.4.4 眼睛及助视仪器的分辨本领
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 5.4.5 分光仪器的分辨本领
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 第6章 光的双折射与光调制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • §6.1 晶体的双折射现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.1.1 晶体的结构特征
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.1.2 双折射现象
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.1.3 双折射现象的理论解释
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.1.4 单轴晶体中的光线方向
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §6.2 晶体光学器件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.2.1 起偏与检偏器件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.2.2 相位延迟器件——波片
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §6.3 椭圆偏振光的获得与检验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.3.1 正交振动的线偏振光的合成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.3.2 椭圆偏振光的获得
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3.3 椭圆偏振光的检验
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §6.4 偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.4.1 线偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.4.2 平行线偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.4.3 会聚线偏振光的干涉
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §6.5 场致双折射现象及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.5.1 应力光学效应——光弹性效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.5.2 电光效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.5.3 磁光克尔效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • §6.6 旋光效应与圆双折射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.6.1 旋光效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.6.2 旋光现象的解释——菲涅耳假设
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.6.3 磁致旋光效应——法拉第效应
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.6.4 法拉第效应的应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 第7章 光的吸收、色散及散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • §7.1 光的吸收
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.1.1 吸收定律
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.1.2 介质吸收的特点
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.1.3 吸收的起因
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.1.4 吸收光谱及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §7.2 光的色散与群速度
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2.1 色散的概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.2 色散现象的观察
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.3 色散曲线的特征
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2.4 色散现象的理论解释
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.5 群速度
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • §7.3 光的散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.1 散射的一般概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.2 瑞利散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.3.3 米氏散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.3.4 拉曼散射与布里渊散射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第8章 激光基础
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • §8.1 自发辐射与受激辐射
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.1 原子能级及粒子数布居
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.2 自发辐射、受激辐射和受激吸收
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.3 爱因斯坦公式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.1.4 粒子数布居反转与光放大
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.1.5 能级寿命
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • §8.2 激光的产生与激光器
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.1 激光器的基本结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.2 激光介质中粒子数布居反转的实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2.3 增益系数及阈值条件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.4 辐射线宽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.5 激光的纵模和横模
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.6 几种典型的激光器
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 讨论思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题参考答案
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 汉英光学名词索引
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 勘误

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  相关图书