
| 作 者 | 陈敏 |
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| 单 位 | 汕头大学 |
| 内容提要 | 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。 |
本书以“加强基础、注重交叉、面向应用、前沿引领”为原则编写,遵从物理逻辑编写而成。全书分8章。本书共分7章,包括几何光学,光波的叠加(干涉、衍射)、光的偏振、吸收和色散、光的量子性和激光。为了拓展视野,特增加第八章光学前沿介绍。本书与101计划的光学课程知识图谱具有密切的联动性,便于学生学习和梳理学习覆盖面。
光学是二十世纪迅速发展起来的学科,也是自古以来人类探索自然的有力工具。随着科学的发展和科技的进步,光学成为科学研究和技术发展的有力支撑。信息光学、光子学、近场光学、量子光学等领域的新发展使得光学成为基础物理学和应用研究以及新兴学科的交叉互联的枢纽。
本书编委会来自综合性大学和一流工科学校,充分吸纳各自的学术特色,使得基础知识焕发新的呈现方式。根据近几十年的光学领域的发展,对当今科学发展现状和前沿动态进行了全面和具有一定深度的诠释。
绪论和第二章光波的叠加I(干涉)由同济大学王占山编写,第二章几何光学和第三章光波的叠加II(衍射)由上海交大的钱列加和南开大学的李玉栋共同编写,第四章偏振和第六章光的量子性由中山大学陈敏、赵福利共同编写。第五章吸收和色散以及第七章激光由西安交通大学高宏编写。南开大学李玉栋、中山大学赵福利等对提供第八章的具体文稿。北京大学李焱和中山大学陈敏对本书的框架和四级目录进行了审定,并对全文进行了审核校对。
物理学领域“101计划”专家组对本书进行了审阅,特此鸣谢审阅专家四川大学朱建华教授、南开大学宋峰教授,华南师范大学唐志列教授。
此外,本书在组稿过程中得到中山大学的陈晓东、陈瑞、罗鑫、唐健的大力帮助,特此致谢。
由于编者水平所限,错误之处在所难免,希广大教师和读者们批评指正。
第一章 绪论
1.1 光学发展简史
1.2 光学现象与应用及其分类
1.3 光学学科特点及其知识体系
第二章 几何光学成像
2.1 傍轴近似与矩阵方法
2.2 矩阵光学成像
2.3 成像变换中的基点和基面
2.4 其他光学变换
2.5 光线追迹与不晕透镜
2.6 像差与光阑
2.7 典型的光学成像仪器
第三章 光波的叠加Ⅰ—— 干涉
3.1 光波的叠加与干涉
3.2 分波面双光束干涉
3.3 光的空间相干性
3.4 光的时间相干性
3.5 分振幅双光束干涉
3.6 干涉仪
3.7 多光束干涉
第四章 光波的叠加Ⅱ—— 衍射
4.1 光的衍射理论
4.2 菲涅耳衍射
4.3 夫琅禾费衍射
4.4 高斯光束的衍射传输
4.5 显微镜的衍射分辨率
4.6 衍射光栅与光谱仪
第五章 光的偏振
5.1 光的偏振现象和偏振态
5.2 光在电介质表面的反射与折射
5.3 光在晶体内的传输
5.4 偏振的表示及测量
5.5 偏振光干涉
5.6 偏振光的调控
5.7 非均匀偏振光场——矢量光场
第六章 光的吸收、色散和散射
6.1 光的吸收
6.2 光的色散
6.3 光的散射
第七章 光的量子现象
7.1 光的量子性
7.2 光的量子态
第八章 激光
8.1 激光概述
8.2 光的辐射
8.3 激光的产生
8.4 激光谐振腔和光束模式
8.5 激光技术概述
8.6 激光的应用
第九章 现代光学简介
9.1 光子晶体简介
9.2 拓扑光子学简介
9.3 光纤光学初步

