光学
| 作 者 | 陈志坚 |
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| 单 位 | 北京大学 |
| 内容提要 | 本书分为十一章，内容覆盖了几何光学、波动光学、傅里叶变换光学、界面光学、晶体光学，以及光与物质相互作用等。除了第一章和第十一章外，每章都配有适量习题，以使读者加深和巩固对本章基础知识的理解和掌握。“光学”课程一般安排在普通物理教学的后期。为了完成普通物理与理论课程的过渡，本书加强了理论体系的完整性，从麦克斯韦方程组出发，推导出光波的传播、干涉、衍射，力争做好与先修课程“电磁学”的有机衔接，与后继课程“电动力学”的自然过渡。同时适当介绍了和光学相关的科学前沿内容，例如，隐失场和近场光学、激光干涉仪和引力波探测、光栅对和啁啾脉冲放大等，使读者了解科学前沿，增加读者的学习兴趣和对科学的热爱。本书可作为高等学校普通物理类“光学”课程的教材或参考书。
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作者从事“光学”教学工作已经二十余年，之前一直以钟锡华先生撰写的《现代光学基础》(第二版)为教材，从中受益匪浅。本书继承了《现代光学基础》(第二版)的特色和优点，参考多本中外著名光学教材，并结合作者的教学体验，调整了章节结构、充实了内容、加强了理论体系的完整性。
在本书撰写过程中，作者得到钟锡华先生的无私帮助。钟锡华先生对本书部分章节提出了一定的修改意见，并为本书撰写序言。感谢蒋红兵教授对全书的检查，并提出修改意见。感谢杨爽、劳怡楠、王涵韬、李耀斌等同学对样书的检查。感谢东北师范大学李金环教授、西南交通大学吴平教授和济南大学王霞教授，她们作为本书的审稿专家通读了全书，并提出了宝贵的修改建议。作者根据审稿意见，修正了一些错误和纰漏。感谢班文静编辑为本书付出的辛勤劳动，她对书中的文字进行了润色，提高了本书的可读性。尽管作者对本书进行反复校对，但是因水平有限，书中错误之处在所难免，敬请广大读者斧正。
陈志坚
2024年9月
第一章 引言
1.1 萌芽期
1.2 机械理论认识期
1.3 电磁理论认识期: 光是电磁波
1.4 量子光学期: 光的波粒二象性
第二章 光的电磁理论和定态波的描述
2.1 光的电磁理论
2.2 偏振片和马吕斯定律
2.3 定态波的复数描述
2.4 波前函数
2.5 傍轴条件和远场条件
2.6 波前相因子
本章小结
习题
第三章 界面光学
3.1 菲涅耳公式
3.2 反射率和透射率
3.3 反射光和折射光的相位突变
3.4 全反射时的透射场——隐失波
3.5 金属光学
本章小结
习题
第四章 几何光学
4.1 惠更斯原理
4.2 费马原理
4.3 成像
4.4 共轴球面光具组的傍轴成像
4.5 薄透镜
4.6 理想光具组理论
4.7 共轴光具组的ABCD 矩阵
4.8 光学器件简介
4.9 几何像差分析
4.10 光纤
本章小结
习题
第五章 光波干涉
5.1 光波的叠加和干涉
5.2 分波前干涉——杨氏干涉实验及其他干涉装置
5.3 空间相干性
5.4 分振幅干涉
5.5 迈克耳孙干涉仪和其他分振幅干涉装置
5.6 时间相干性
5.7 多光束干涉和法布里-罗干涉仪
5.8 光在分层均匀介质中的传播和介质膜理论
本章小结
习题
第六章 光波衍射
6.1 惠更斯-涅耳原理和基尔霍夫衍射公式
6.2 圆孔和圆屏菲涅耳衍射、波带片
6.3 单元的夫琅禾费衍射
6.4 光学仪器的理论分辨极限
6.5 夫琅禾费衍射场的位移相移定理和结构衍射
6.6 一维周期结构的夫琅禾费衍射——光栅和光栅光谱仪
6.7 二维周期结构的夫琅禾费衍射
6.8 三维光栅—— X 射线晶体衍射
6.9 光在非均匀介质中的传播
本章小结
习题
第七章 傅里叶变换光学简介
7.1 傅里叶变换光学的含义
7.2 阿贝成像原理和光学信息处理
7.3 相衬显微镜
7.4 全息术
本章小结
习题
第八章 晶体光学
8.1 双折射现象
8.2 菲涅耳方程
8.3 光在各向异性晶体中的传播
8.4 单轴晶体的界面折射
8.5 偏振光干涉
8.6 旋光现象
本章小结
习题
第九章 光的吸收、色散、散射
9.1 光的吸收
9.2 色散
9.3 波包的群速度和波包的展宽
9.4 散射
本章小结
习题
第十章 光度学和色度学
10.1 光度学的基本概念
10.2 色度学的基本概念
本章小结
习题
第十一章 光学研究促进现代物理学的诞生和发展
11.1 黑体辐射
11.2 光电效应
11.3 康普顿散射
11.4 激光诞生简史
本章小结
参考书目
