本書包括“波動光學(xué)”、“幾何光學(xué)”和“光的量子性”三部分內(nèi)容, 以光的波長作為參照尺度, 采用不同的物理模型和不同的方法處理光與不同尺度物體相互作用時的行為, 介紹了電磁波模型、光線模型和光量子模型, 并通過光的衍射從本質(zhì)上將這三種模型聯(lián)系起來。充分闡釋了光學(xué)中所采用的各種近似方法, 以及這些近似的物理意義, 力求使讀者能夠?qū)鈱W(xué)研究的手段和方法獲得較全面的認(rèn)識。介紹了大量的光學(xué)儀器, 以及諸如近場光學(xué)、多層膜光學(xué)、ICF、激光冷卻等較新的技術(shù)成就, 力求為讀者的實際工作提供有益的幫助。
第二版 叢書序
第一版 叢書序
第二版 前言
第一版 前言
第1章 光的波動模型
1.1 光波
1.1.1 可見光
1.1.2 光波產(chǎn)生的物理機(jī)制
1.1.3 產(chǎn)生光波的偶極振子模型
1.1.4 光波的周期性
1.1.5 簡諧光波
1.1.6 光矢量
1.1.7 光強(qiáng)
1.1.8 光的傳播
1.1.9 光程差與相位差
1.2 簡諧光波的數(shù)學(xué)表示
1.2.1 矢量表示與標(biāo)量表示
1.2.2 簡諧光波的描述
1.2.3 簡諧光波按波面分類
1.2.4 光波的復(fù)振幅表示
1.2.5 有關(guān)光波的幾個概念
1.3 傍軸條件與遠(yuǎn)場條件
1.3.1 軸上物點的傍軸條件和遠(yuǎn)場條件
1.3.2 軸外物點的傍軸條件和遠(yuǎn)場條件
第2章 光線與幾何光學(xué)
2.1 幾何光學(xué)的物理基礎(chǔ)
2.1.1 光線模型
2.1.2 光線的實驗定律
2.2 幾何光學(xué)的基本原理
2.2.1 光傳播的可逆性原理
2.2.2 費馬原理
2.3 棱鏡與光纖
2.3.1 棱鏡對光的折射
2.3.2 色散棱鏡
2.3.3 全反射棱鏡
2.3.4 光纖
2.4 單球面成像
2.4.1 折射面、反射面對光線的變換
2.4.2 物與像的虛實性
2.4.3 傍軸光在單球面上的折射成像
2.4.4 高斯光學(xué)中的符號約定
2.4.5 傍軸光在單球面上的反射成像
2.5 薄透鏡成像
2.5.1 逐次成像法
2.5.2 薄透鏡的物像公式
2.5.3 光具組成像
2.5.4 薄透鏡成像的作圖法
2.6 理想共軸光具組成像的高斯定理
2.6.1 理想光具組
2.6.2 共軸球面系統(tǒng)的基點和基面
2.6.3 共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系
2.6.4 基點和基平面的確定
2.7 非傍軸光線的阿貝正弦條件與齊明點
2.7.1 透鏡組的阿貝正弦條件
2.7.2 齊明透鏡與齊明點
2.7.3 齊明透鏡組
2.8 幾何光學(xué)儀器
2.8.1 眼睛
2.8.2 目鏡
2.8.3 物鏡
2.8.4 顯微鏡
2.8.5 望遠(yuǎn)鏡
2.8.6 照相機(jī)
第3章 光的相干疊加與非相干疊加
3.1 光波的疊加原理
3.1.1 光波的獨立傳播定律
3.1.2 光波的疊加原理
3.2 同頻率、同振動方向光波疊加的方法
3.2.1 代數(shù)法
3.2.2 復(fù)數(shù)法
3.2.3 振幅矢量法
3.3 光波疊加的強(qiáng)度
3.3.1 光波疊加的特點
3.3.2 光波疊加強(qiáng)度的計算方法
3.3.3 光波的相干疊加與非相干疊加
3.3.4 光波的相干條件
3.4 波包與群速度
3.5 楊氏干涉與相干光的獲得
3.5.1 干涉裝置
3.5.2 楊氏干涉的物理過程
3.5.3 相干光的獲得
3.6 干涉圖樣與干涉強(qiáng)度
3.6.1 楊氏雙孔干涉
3.6.2 楊氏雙縫干涉
3.6.3 干涉條紋的可見度
3.6.4 兩列平面光波的干涉
3.7 惠更斯菲涅耳原理
3.7.1 次波模型
3.7.2 次波的線性疊加：惠更斯菲涅耳原理
3.8 菲涅耳衍射
3.8.1 衍射裝置與現(xiàn)象
3.8.2 用半波帶法分析菲涅耳圓孔衍射
3.8.3 半波帶方程
3.8.4 一般情形下的波帶
3.8.5 菲涅耳半波帶的應(yīng)用——波帶片
3.9 夫瑯禾費單縫和矩孔衍射
3.9.1 夫瑯禾費單縫衍射裝置
3.9.2 單縫衍射強(qiáng)度分布
3.9.3 單縫衍射圖樣的特點
3.9.4 單縫衍射的應(yīng)用
3.9.5 夫瑯禾費矩孔衍射
3.10 夫瑯禾費圓孔衍射
3.10.1 圓孔衍射強(qiáng)度
3.10.2 衍射圖樣的特點
3.11 衍射的0級近似與幾何光學(xué)
3.11.1 衍射中央主極大的特殊性
3.11.2 衍射與孔徑的關(guān)系
3.11.3 幾何光學(xué)是衍射的0級近似
3.11.4 望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與衍射極限
第4章 干涉儀與光的時空相干性
4.1 分波前的干涉裝置
4.1.1 菲涅耳雙面鏡
4.1.2 勞埃德鏡
4.1.3 菲涅耳雙棱鏡
4.1.4 對切透鏡
4.2 光的空間相干性
4.2.1 光源的非相干性
4.2.2 擴(kuò)展光源對相干性的影響
4.3 光的時間相干性
4.3.1 非單色光的干涉
4.3.2 相干時間
4.4 光波在界面處的復(fù)振幅
4.4.1 菲涅耳公式
4.4.2 出現(xiàn)半波損失的特例
4.4.3 斯托克斯倒逆關(guān)系
4.5 薄膜干涉
4.5.1 等傾干涉
4.5.2 等厚干涉
4.6 分振幅的干涉裝置
4.6.1 邁克耳孫干涉儀
4.6.2 馬赫曾德爾干涉儀
4.6.3 干涉濾波片
4.6.4 牛頓環(huán)（圈）
4.7 法布里珀羅干涉儀
4.7.1 多光束干涉
4.7.2 多光束干涉的光強(qiáng)
4.7.3 干涉場的特性
第5章 衍射光柵與光譜儀
5.1 多縫夫瑯禾費衍射
5.1.1 衍射強(qiáng)度
5.1.2 雙縫衍射
5.1.3 光柵衍射的特點
5.1.4 干涉與衍射的區(qū)別和聯(lián)系
5.2 光柵光譜
5.2.1 譜線的角寬度和光柵的色分辨本領(lǐng)
5.2.2 光柵的色散與自由光譜范圍
5.3 閃耀光柵
5.3.1 問題的提出與解決方案
5.3.2 閃耀光柵的結(jié)構(gòu)
5.3.3 閃耀光柵衍射的一般性分析
5.3.4 兩種常用的照明方式
5.4 單色儀與光譜儀
5.5 正弦光柵
5.6 X射線在晶體中的衍射
5.6.1 晶格點陣
5.6.2 X射線在晶體中的衍射
5.6.3 晶體X射線衍射的實驗方法
第6章 傅里葉變換光學(xué)
6.1 衍射屏對波前的變換
6.1.1 衍射系統(tǒng)的屏函數(shù)
6.1.2 簡單光波場的波前光場
6.1.3 透鏡的相位變換函數(shù)
6.1.4 光楔的相位變換函數(shù)
6.2 接收場的傅里葉變換
6.2.1 衍射積分的近似
6.2.2 衍射系統(tǒng)的傅里葉變換
6.3 夫瑯禾費光柵衍射的傅里葉頻譜分析
6.3.1 屏函數(shù)的傅里葉變換
6.3.2 周期性屏函數(shù)的傅里葉變換
6.3.3 非周期性的屏函數(shù)的傅里葉變換
6.4 阿貝成像原理
6.4.1 阿貝成像原理的數(shù)學(xué)驗證
6.4.2 阿貝成像原理的實驗驗證
6.4.3 圖像處理
6.4.4 θ調(diào)制
6.5 相襯顯微鏡
6.6 全息照相
6.6.1 全息照相的基本原理
6.6.2 全息照相的裝置
第7章 光的偏振與雙折射
7.1 光的偏振特性
7.1.1 橫波的偏振性
7.1.2 起偏與檢偏
7.2 光的偏振態(tài)
7.2.1 自然光
7.2.2 部分偏振光
7.2.3 平面偏振光
7.2.4 圓偏振光
7.2.5 橢圓偏振光
7.3 反射、折射所引起的偏振態(tài)的改變
7.3.1 偏振態(tài)的改變
7.3.2 垂直入射的情形
7.3.3 布儒斯特定律
7.3.4 玻璃片堆和布儒斯特窗
7.4 光在晶體中的雙折射
7.5 單軸晶體中光的波面
7.5.1 晶體中o光和e光的波面
7.5.2 單軸晶體的惠更斯作圖法
7.5.3 幾種特例
7.6 晶體光學(xué)器件
7.6.1 偏振棱鏡
7.6.2 波片
7.6.3 相位補(bǔ)償器
7.7 波片對光的偏振態(tài)的改變
7.7.1 光在波晶片中的傳播引起的相位差
7.7.2 經(jīng)過波片后光的偏振態(tài)的改變
7.7.3 偏振態(tài)的實驗鑒定
7.8 偏振光的干涉
7.8.1 平行偏振光的干涉裝置
7.8.2 干涉分析與實驗現(xiàn)象
7.8.3 偏振光干涉的應(yīng)用——光測彈性
7.9 電光效應(yīng)
7.9.1 克爾效應(yīng)
7.9.2 泡克爾斯效應(yīng)
7.9.3 電光效應(yīng)的應(yīng)用
7.10 旋光
7.10.1 自然旋光
7.10.2 磁致旋光
7.10.3 磁致旋光的應(yīng)用
第8章 光波與物質(zhì)的相互作用
8.1 光的吸收
8.1.1 吸收的實驗定律
8.1.2 吸收系數(shù)與波長的關(guān)系
8.2 光的色散
8.3 光的散射
8.3.1 散射現(xiàn)象
8.3.2 散射定律
8.4 強(qiáng)光在介質(zhì)中的非線性電極化效應(yīng)
第9章 光的量子性
9.1 黑體輻射
9.1.1 熱輻射
9.1.2 黑體輻射的實驗規(guī)律
9.2 光量子
9.2.1 普朗克能量分立的諧振子
9.2.2 光量子
9.2.3 康普頓效應(yīng)
9.2.4 物質(zhì)的波粒二象性
9.3 激光
9.3.1 愛因斯坦的輻射理論
9.3.2 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)與光放大
習(xí)題與答案
參考文獻(xiàn)
《光學(xué)（第二版）》：
2. 熒光輻射
按照玻爾模型，原子吸收能量后可以躍遷到激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，所以原子很快會從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)或低激發(fā)態(tài)，在躍遷的過程中，原子多余的能量以電磁輻射的形式釋放，這樣的過程就是輻射躍遷.躍遷的過程與溫度無關(guān)，因而這樣的過程被稱為發(fā)光（luminescence）或熒光（fluorescence）.例如，氫原子的Hα線、鈉原子的黃線（D線）以及汞燈、日光燈的光譜等都是以這種方式發(fā)光的.圖1.1.3是產(chǎn)生氫的Hα線（波長約為656.3nm的5條譜線）、鈉的D線（波長分別為589.593nm和588.996nm的2條譜線）的能級和躍遷。
圖1.1.3氫原子Hα線和鈉原子D雙線的能級和躍遷
常見的電弧光也是原子的輻射躍遷，電極的間隙很小時，其間的強(qiáng)電場可以將氣體電離，電子和正離子在強(qiáng)電場中獲得很大的動能，與其他原子碰撞并將其激發(fā)，從而導(dǎo)致躍遷發(fā)光。
原子輻射躍遷是一種自發(fā)過程，光源中的哪個處于激發(fā)態(tài)的原子在何時躍遷，是完全無法預(yù)計的。
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