物理光学基础教程

绪论 光本性认识简史0.1 17世纪中叶之前0.1.1 对光的早期认识0.1.2 几何光学规律的发现0.1.3 波动光学现象的发现0.1.4 光的传播速度0.2 17世纪中叶至19世纪光的微粒说和波动说0.2.1 微粒说与波动说之争0.2.2 波动说的胜利0.2.3 光是电磁波的发现0.3 20世纪光的波粒二象性第1章 光波的基本性质1.1 光的电磁波理论基础1.1.1 麦克斯韦方程1.1.2 电磁波的产生及传播1.1.3 电磁波的波动微分方程及传播速度1.1.4 电磁波的通解形式及其矢量性1.2 平面电磁波的性质1.2.1 电磁波的横波性1.2.2 电磁波的宏观偏振性1.2.3 电场波和磁场波的关系1.2.4 平面电磁波的能量传播特性1.3 光波的波函数1.3.1 三维简谐平面波1.3.2 球面波1.3.3 柱面波1.3.4 共轭光波1.4 电磁波在两种均匀各向同性透明媒质界面上的反射和折射1.4.1 折、反射定律1.4.2 菲涅尔公式1.4.3 全反射的性质及其应用习题第2章 光的干涉2.1 干涉基本原理2.1.1 波的叠加原理和平面标量波光波叠加综述2.1.2 双光束干涉的基本条件2.1.3 两个平面波的干涉2.1.4 两个球面波的干涉2.2 分波面干涉2.2.1 杨氏实验2.2.2 光波的相干性2.2.3 分波面干涉的应用2.2.4 其他分波面装置2.3 分振幅干涉2.3.1 干涉条纹的定域性质2.3.2 分振幅干涉——等倾干涉和等厚干涉2.3.3 分振幅干涉的应用2.4 多光束干涉2.4.1 平行平板的多光束干涉2.4.2 法布里——珀罗干涉仪及条纹分布规律2.4.3 法布里——珀罗干涉仪的应用习题第3章 光的衍射3.1 标量衍射理论基础3.1.1 衍射问题概述3.1.2 基于球面波的衍射积分公式3.1.3 基于平面波的衍射积分公式3.1.4 标量衍射积分公式的进一步讨论3.1.5 在有限距离观察夫琅和费衍射的方法3.1.6 屏的衍射——巴比内原理3.2 衍射理论的应用3.2.1 单孔的夫琅和费衍射3.2.2 单孔光学系统的分辨本领3.2.3 衍射光栅3.2.4 泰伯效应3.3 特殊物体的夫琅和费衍射3.3.1 随机颗粒的夫琅和费衍射3.3.2 直边的夫琅和费衍射3.3.3 位相物体的衍射3.4 菲涅尔衍射3.4.1 菲涅尔半波带法3.4.2 菲涅尔波带板3.4.3 菲涅尔积分法3.5 衍射光学元件3 5.1 衍射光学元件的设计原理3 5.2 基于标量衍射理论的衍射光学元件设计方法3.5.3 基于干涉原理的衍射光学元件设计方法习题第4章 光的偏振4.1 光传播的各向异性过程及各向异性媒质4.1.1 双折射现象及其启示4.1.2 偏振光的应用价值4.1.3 偏振的描述和分类4.1.4 光波传播中的各向异性过程4.1.5 偏振光的琼斯矢量表示4.2 晶体光学基础4.2.1 晶体的光学各向异性及其描述4.2.2 晶体中的光波4.2.3 平面光波在单轴晶体中的传播4.2.4 光波在晶体界面上的折射和反射4.2.5 旋光4.3 偏振光的产生、转换和检验4.3.1 线偏振光的产生和检验4.3.2 椭圆偏振光的产生和波片4.3.3 椭圆偏振光的检验4.4 偏振光的干涉4.4.1 概述4.4.2 平行偏振光干涉4.5 人为双折射4.5.1 应力双折射4.5.2 电致双折射4.5.3 磁光效应习题第5章 量子光学基础5.1 光的量子性5.1.1 辐射与能量子概念5.1.2 光电效应与光量子概念5.1.3 康普顿散射光量子性的进一步证实5.1.4 光的波粒二象性5.2 原子激发与发光的量子理论5.2.1 α粒子散射和原子的核式结构5.2.2 氢原子光谱和玻尔原子模型5.2.3 量子力学和原子发光5.2.4 光谱线的展宽5.3 激光和激光器5.3.1 激活介质中的光放大5.3.2 谐振腔中的光振荡5.3.3 激光的速率方程理论5.3.4 激光的模式5.3.5 几种典型的激光器附录A 证明y(z±vt)是波动方程的解附录B 二阶常系数偏微分方程求解附录C 常用函数及特殊函数附录D 傅里叶变换参考文献