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光学


作者:
陈敏 主编,李焱 副主编
定价:
93.00元
ISBN:
978-7-04-063266-8
版面字数:
690.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-05-20
物料号:
63266-00
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

本书是物理学领域“101计划”核心教材,内容按照光学的发展和认知过程,共分为九章。第一章绪论为光学课程的总体概述,包括光学发展简史、现象与应用分类、学科特点和当今的研究热点以及技术前沿。从第二章到第九章分别是几何光学成像,光波的叠加Ⅰ——干涉,光波的叠加Ⅱ——衍射,光的偏振,光的吸收、色散和散射,光的量子现象,激光,现代光学简介。

几何光学成像部分内容采用基于光线矢量的矩阵描述方法,分析透镜成像、光线追迹和像差,并继续展开对光学仪器性能的讨论;干涉部分内容注重以波动的方法描述光的传播和叠加,在分析分波面和分振幅的光波叠加的同时,讨论光的空间相干性和时间相干性,并进一步引入各种干涉仪的工作原理和仪器设备特征;衍射部分内容注重多子光波叠加的描述方法,在光栅特性基础上,介绍光谱仪的结构和功能,进一步讨论了光学仪器的分辨本领;光的偏振部分内容从界面上光与物质相互作用的菲涅耳公式出发,进一步引进琼斯矩阵,并对偏振光的产生和应用开展定量分析;光的吸收、色散和散射的内容包括复折射率、群速度和相速度等概念,并分析米氏散射和瑞利散射现象;光的量子现象和激光两章分别从光的量子性的基本现象和概念出发,讨论光的量子态、激光产生的基本原理、激光器的特殊性质,并注重介绍激光技术和应用等。现代光学简介为选修内容,定性半定量地介绍若干活跃的光学研究领域。

本书覆盖面宽,有一定的深度,贴近研究前沿,适合拔尖人才培养使用,可作为高等学校物理学类专业光学课程的本科生教材,也可供光学相关工程技术人员参考。

  • 前辅文
  • 第一章 绪论
    • §1.1 光学发展简史
      • 1.1.1 光学发展早期历史
      • 1.1.2 近代光学发展简史
      • 1.1.3 现代光学发展简史
    • §1.2 光学现象与应用及其分类
      • 1.2.1 光学现象分类方法
      • 1.2.2 不同应用的分类
    • §1.3 光学学科特点及其知识体系
      • 1.3.1 光学学科特点
      • 1.3.2 光学学科知识体系
  • 第二章 几何光学成像
    • §2.1 傍轴近似与矩阵方法
      • 2.1.1 费马原理
      • 2.1.2 光线向量与光学矩阵
      • 2.1.3 界面折射与傍轴近似
      • 2.1.4 单个元件的光学矩阵
      • 2.1.5 共轴复杂系统的光学矩阵
    • §2.2 矩阵光学成像
      • 2.2.1 光学成像的概述
      • 2.2.2 成像的矩阵处理
      • 2.2.3 矩阵元B的物理意义
      • 2.2.4 透镜组成像
    • §2.3 成像变换中的基点和基面
      • 2.3.1 光学理想成像
      • 2.3.2 光学矩阵与理想成像系统的等价性
      • 2.3.3 拉格朗日-亥姆霍兹定理
      • 2.3.4 成像变换中的基点和基面
    • §2.4 其他光学变换
      • 2.4.1 横向空间到角谱域的变换
      • 2.4.2 角谱域到横向空间的变换
      • 2.4.3 光学中的傅里叶变换系统
    • §2.5 光线追迹与不晕透镜
      • 2.5.1 光线追迹的简述
      • 2.5.2 齐明点与不晕透镜
    • *§2.6 像差与光阑
      • 2.6.1 像差概述
      • 2.6.2 透镜色差
      • 2.6.3 单色像差
      • 2.6.4 成像系统中的光阑
      • 2.6.5 对消像差要求的小结
    • §2.7 典型的光学成像仪器
      • 2.7.1 人眼
      • 2.7.2 助视成像仪器
      • 2.7.3 照相机
      • 习题
  • 第三章 光波的叠加Ⅰ——干涉
    • §3.1 光波的叠加与干涉
      • 3.1.1 光波的电磁理论与波动方程
      • 3.1.2 光波表达式
      • 3.1.3 光波的叠加原理
      • 3.1.4 光波的干涉及相干条件
    • §3.2 分波面双光束干涉
      • 3.2.1 杨氏干涉装置及其特点
      • 3.2.2 杨氏干涉场的光强分布
      • 3.2.3 杨氏干涉场的光强分布的特点
      • 3.2.4 干涉条纹的可见度
      • 3.2.5 其他分波面双光束干涉装置
    • §3.3 光的空间相干性
      • 3.3.1 杨氏干涉中光源位置移动引起的干涉条纹移动
      • 3.3.2 杨氏干涉中光源线度对条纹可见度的影响
      • 3.3.3 光场的空间相干性
    • §3.4 光的时间相干性
      • 3.4.1 相干时间与相干长度
      • 3.4.2 相干长度与谱线宽度的关系
      • 3.4.3 光源光谱展宽对条纹可见度的影响
      • 3.4.4 光场的时间相干性
    • §3.5 分振幅双光束干涉
      • 3.5.1 光源宽度对平行薄膜干涉可见度的影响
      • 3.5.2 分振幅双光束干涉的光程差与相位差
      • 3.5.3 等倾干涉装置与干涉图样特点
      • 3.5.4 楔形平板等厚干涉光程差公式与干涉图样特点
      • 3.5.5 牛顿环等厚干涉光程差公式与干涉图样特点
    • §3.6 干涉仪
      • 3.6.1 迈克耳孙干涉仪
      • 3.6.2 马赫-曾德尔干涉仪
      • 3.6.3 萨格纳克干涉仪
      • 3.6.4 菲索干涉仪
    • §3.7 多光束干涉
      • 3.7.1 多光束干涉光强分布
      • 3.7.2 多光束干涉图样特点
      • 3.7.3 法布里-珀罗干涉仪及其特点
      • 3.7.4 光学薄膜原理
      • 习题
  • 第四章 光波的叠加Ⅱ——衍射
    • §4.1 光的衍射理论
      • 4.1.1 惠更斯原理的概述
      • 4.1.2 标量光场的傍轴衍射理论
      • 4.1.3 衍射的分类
    • §4.2 菲涅耳衍射
      • 4.2.1 菲涅耳圆孔衍射
      • 4.2.2 菲涅耳波带片与透镜
      • 4.2.3 菲涅耳直边衍射
    • §4.3 夫琅禾费衍射
      • 4.3.1 矩形孔的夫琅禾费衍射
      • 4.3.2 圆孔的夫琅禾费衍射
      • 4.3.3 相位畸变的衍射作用
      • 4.3.4 透镜对光场的变换和传输
    • §4.4 高斯光束的衍射传输
      • 4.4.1 高斯光束的基本特征
      • 4.4.2 高斯光束经光学矩阵系统的传输
    • §4.5 显微镜的衍射分辨率
      • 4.5.1 焦斑的衍射极限
      • 4.5.2 衍射分辨率与瑞利判据
    • §4.6 衍射光栅与光谱仪
      • 4.6.1 光栅的衍射
      • 4.6.2 刻划光栅
      • 4.6.3 光栅光谱仪
      • 4.6.4 光栅的历史演变
      • 习题
  • 第五章 光的偏振
    • §5.1 光的偏振现象和偏振态
      • 5.1.1 偏振现象与光的横波性
      • 5.1.2 光的偏振态
    • §5.2 光在电介质表面的反射与折射
      • 5.2.1 菲涅耳公式
      • 5.2.2 菲涅耳公式的应用讨论
      • 5.2.3 隐逝波
    • *§5.3 光在晶体内的传输
      • 5.3.1 双折射现象
      • 5.3.2 晶体光学器件
      • 5.3.3 圆偏振光和椭圆偏振光的获得与检验
    • *§5.4 偏振的表示及测量
      • 5.4.1 琼斯矢量与琼斯矩阵
      • 5.4.2 斯托克斯矢量与穆勒矩阵
      • 5.4.3 偏振的测量
    • §5.5 偏振光干涉
      • 5.5.1 偏振光干涉
      • 5.5.2 偏振光干涉的应用
      • 5.5.3 会聚线偏振光干涉
    • §5.6 偏振光的调控
      • 5.6.1 电光效应
      • 5.6.2 旋光效应
    • **§5.7 非均匀偏振光场——矢量光场
      • 5.7.1 矢量光场的产生
      • 5.7.2 矢量光场的应用
      • 习题
  • 第六章 光的吸收、色散和散射
    • §6.1 光的吸收
      • 6.1.1 复数折射率的意义
      • 6.1.2 光的吸收
    • §6.2 光的色散
      • 6.2.1 光的色散
      • 6.2.2 相速与群速
      • 6.2.3 超光速和慢光效应
    • §6.3 光的散射
      • 6.3.1 散射现象
      • 6.3.2 弹性散射
      • 6.3.3 非弹性散射
      • 6.3.4 表面增强拉曼光谱
      • 习题
  • 第七章 光的量子现象
    • §7.1 光的量子性
      • 7.1.1 黑体辐射
      • 7.1.2 光电效应
      • 7.1.3 康普顿效应
      • 7.1.4 波粒二象性与德布罗意波
      • *7.1.5 波函数与不确定性原理
    • §7.2 光的量子态
      • 7.2.1 一维谐振子
      • 7.2.2 量子光场的相干态及其基本性质
      • 7.2.3 量子纠缠
      • 习题
  • 第八章 激光
    • §8.1 激光概述
      • 8.1.1 激光的基本构成
      • 8.1.2 激光的输出特性
      • 8.1.3 激光器的分类
    • §8.2 光的辐射
      • 8.2.1 光的发射、吸收与色散的经典理论
      • 8.2.2 吸收和辐射的量子图像
    • §8.3 激光的产生
      • 8.3.1 粒子数布居反转与光放大
      • 8.3.2 增益系数
      • 8.3.3 阈值条件
    • §8.4 激光谐振腔和光束模式
      • 8.4.1 激光谐振腔
      • 8.4.2 激光的纵模和横模
    • §8.5 激光技术概述
      • 8.5.1 激光锁模
      • 8.5.2 调Q技术
      • 8.5.3 啁啾脉冲放大技术
      • 8.5.4 激光技术新进展概述
    • §8.6 激光的应用
      • 8.6.1 光镊
      • 8.6.2 激光冷却
      • 习题
  • 第九章 现代光学简介
    • §9.1 光子晶体简介
      • 9.1.1 光子晶体的历史与发展
      • 9.1.2 光子晶体基本知识
      • 9.1.3 一维光子晶体:多层膜
      • 9.1.4 二维光子晶体
    • §9.2 拓扑光子学简介
      • 9.2.1 拓扑光子学的历史
      • 9.2.2 一维扎克拓扑光子晶体
      • 9.2.3 拓扑光子学的现状
    • §9.3 光纤光学初步
      • 9.3.1 光纤中的光传输
      • 9.3.2 光纤的损耗
      • 9.3.3 光纤的色散
      • 思考题
  • 习题答案

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