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绪论1

0.1 光是什么——历史的简单回顾1

0.1.1 光的微粒说1

0.1.2 光的波动说1

0.1.3 光的波粒二象性2

0.1.4 现代光学时期3

0.2 光学的研究范畴、特色与现代进展简述3

0.2.1 光学的研究范畴3

0.2.2 光学的特色与现代进展简述4

第1章 光的传播6

1.1 光源与光谱6

1.1.1 光源6

1.1.2 光谱7

1.2 光的几何光学传播规律8

1.2.1 光线传播的实验规律8

1.2.2 全反射10

1.2.3 棱镜与色散12

1.3 费马原理13

1.3.1 光程14

1.3.2 费马原理14

1.4 惠更斯原理17

1.4.1 波的几何描述17

1.4.2 惠更斯原理17

1.5 光度学基本概念18

1.5.1 光的电磁理论基础18

1.5.2 辐射通量和辐照度20

1.5.3 视见函数21

1.5.4 光通量和光照度21

习题22

第2章 几何光学基础23

2.1 成像基本概念23

2.1.1 物和像23

2.1.2 物方和像方 物像之间的共轭性24

2.1.3 物像之间的等光程性24

2.2 单球面上的傍轴成像24

2.2.1 傍轴条件24

2.2.2 傍轴（单）球面折射的物像公式26

2.2.3 单球面反射28

2.2.4 傍轴物点成像的放大率 拉格朗日-亥姆霍兹定理28

2.3 薄透镜成像30

2.3.1 薄透镜物像公式31

2.3.2 薄透镜成像作图法33

2.3.3 透镜组成像35

2.4 理想共轴球面系统（理想光具组理论）37

2.4.1 理想成像与共线变换37

2.4.2 基点和基面37

2.4.3 物像关系39

2.4.4 共轴球面系统的组合40

2.5 几何光学仪器42

2.5.1 眼睛42

2.5.2 放大镜和目镜44

2.5.3 显微镜45

2.5.4 望远镜46

2.5.5 投影仪和照相机47

2.6 光阑与像差48

2.6.1 光阑48

2.6.2 像差概述49

习题54

第3章 光的干涉56

3.1 波的叠加与干涉56

3.1.1 波的叠加原理56

3.1.2 干涉现象与相干条件57

3.1.3 干涉条纹的可见度60

3.1.4 相干光的获得61

3.2 分波前干涉62

3.2.1 杨氏实验62

3.2.2 其他分波前装置66

3.2.3 光场的空间相干性和时间相干性68

3.3 分振幅干涉——薄膜干涉72

3.3.1 等倾干涉72

3.3.2 等厚干涉77

3.3.3 增透膜与增反膜81

3.4 迈克耳逊干涉仪82

3.4.1 干涉仪结构和原理83

3.4.2 干涉条纹83

3.5 多光束干涉和法布里-珀罗干涉仪85

3.5.1 分波阵面法获得的多光束干涉85

3.5.2 分振幅法获得的多光束干涉87

3.5.3 法布里-珀罗干涉仪89

习题93

第4章 光的衍射97

4.1 衍射的基本原理97

4.1.1 光的衍射现象97

4.1.2 惠更斯-菲涅耳（Huygens-Fresnel）原理98

4.1.3 巴比涅原理100

4.1.4 衍射的分类100

4.2 菲涅耳圆孔衍射和圆屏衍射101

4.2.1 实验现象101

4.2.2 菲涅耳半波带法102

4.2.3 矢量图解法104

4.2.4 菲涅耳波带片105

4.3 夫琅禾费单缝衍射108

4.3.1 实验装置和现象108

4.3.2 单缝衍射的光强分布109

4.3.3 单缝衍射因子的讨论115

4.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的像分辨本领116

4.4.1 夫琅禾费圆孔衍射116

4.4.2 光学成像仪器的分辨本领119

4.5 多缝夫琅禾费衍射122

4.5.1 实验装置和衍射图样122

4.5.2 强度分布公式123

4.5.3 缝间干涉因子的特点124

4.5.4 单缝衍射因子的作用125

4.6 衍射光栅126

4.6.1 光栅的分光性能126

4.6.2 闪耀光栅130

4.7 X射线衍射简介131

4.8 全息照相简介132

4.8.1 全息记录133

4.8.2 全息再现133

4.8.3 全息照相的特点134

4.9 傅里叶光学概述135

习题135

第5章 光的偏振 晶体光学基础138

5.1 光的偏振态138

5.1.1 完全偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光）138

5.1.2 非偏振光——自然光141

5.1.3 部分偏振光 偏振度142

5.2 偏振片的起偏与检偏143

5.2.1 偏振片的作用机制143

5.2.2 偏振片对不同偏振态的光强响应144

5.3 光在界面上反射折射时偏振态的改变147

5.3.1 菲涅耳公式147

5.3.2 反射光与折射光的振幅比149

5.3.3 反射光与折射光的相位变化150

5.3.4 反射光与折射光的偏振态153

5.3.5 玻璃片堆和布儒斯特窗153

5.4 单轴晶体的双折射154

5.4.1 双折射现象及基本规律154

5.4.2 单轴晶体中点光源的波面156

5.4.3 平面波在单轴晶体中的传播——惠更斯作图法157

5.5 晶体光学器件159

5.5.1 晶体偏振器159

5.5.2 相位延迟器——波晶片和补偿器161

5.6 圆偏振光和椭圆偏振光的获得与检验164

5.6.1 光通过波晶片后偏振态的变化164

5.6.2 圆偏振光和椭圆偏振光的获得164

5.6.3 圆偏振光和椭圆偏振光的检验165

5.6.4 光偏振态的检验166

5.7 偏振光干涉167

5.7.1 平行偏振光干涉167

5.7.2 会聚偏振光的干涉169

5.8 人工双折射及其应用170

5.8.1 应力双折射170

5.8.2 克尔效应171

5.9 旋光现象171

5.9.1 旋光现象与实验规律171

5.9.2 菲涅耳对旋光现象的解释172

习题174

第6章 光的吸收、色散和散射177

6.1 光的吸收177

6.1.1 光的吸收定律177

6.1.2 一般吸收与选择吸收178

6.1.3 吸收光谱179

6.2 光的色散180

6.2.1 色散概念 三棱镜的色散率180

6.2.2 正常色散与反常色散181

6.2.3 色散的经典理论解释182

6.3 光的散射185

6.3.1 光的散射现象185

6.3.2 瑞利散射185

6.3.3 米氏散射与大粒子散射187

6.3.4 自然界的散射现象188

6.3.5 拉曼散射188

习题190

第7章 光的量子性191

7.1 单色辐射出射度和吸收比 基尔霍夫定律191

7.1.1 热辐射和发光191

7.1.2 单色辐射出射度和吸收比192

7.1.3 基尔霍夫定律193

7.2 黑体辐射实验规律193

7.2.1 绝对黑体193

7.2.2 黑体辐射实验规律194

7.2.3 维恩公式和瑞利-金斯公式196

7.3 普朗克能量子假设与普朗克公式197

7.4 光电效应 光子199

7.4.1 光电效应及其实验规律199

7.4.2 光电效应与波动理论的矛盾201

7.4.3 爱因斯坦的光子假设和光电效应方程201

7.5 康普顿效应201

7.5.1 康普顿效应及实验规律201

7.5.2 康普顿效应的量子解释202

7.6 光的波粒二象性204

7.6.1 光的粒子性204

7.6.2 光的波粒二象性 德布罗意波204

7.6.3 波粒二象性的统计解释206

7.6.4 概率波与概率幅 不确定关系206

7.6.5 光的本性209

习题209

习题参考答案211

参考文献213