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绪论1

第1章 光波原理17

1.1 光的电磁波理论17

1.1.1 麦克斯韦方程组17

1.1.2 物质方程和边界条件18

1.2 光的波动方程20

1.2.1 光的电磁波传播20

1.2.2 光矢量的波动方程24

1.2.3 单色光波的叠加32

1.3 平面光波的传输性质42

1.3.1 电场与磁场的耦合关系42

1.3.2 平面波电场与磁场的性质44

1.3.3 简谐平面波的基元函数45

1.4 光波的振幅函数和位相函数48

1.4.1 时间频率和空间频率49

1.4.2 线性系统的脉冲响应62

1.4.3 光学传递函数67

第2章 光的反射和折射72

2.1 波矢量k的斯涅耳定律73

2.1.1 平行平板的折射74

2.1.2 单个球面的折射75

2.2 电矢量E的菲涅耳公式78

2.2.1 菲涅耳公式的推导79

2.2.2 平面界面的反射率R和透射率T82

2.2.3 菲涅耳公式的其他表示形式91

2.3 复波数和复折射率92

2.3.1 光波在导体中的传输92

2.3.2 金属表面上光的反射和折射95

2.3.3 透明介质中光的色散99

2.4 分层介质上光的反射和折射104

2.4.1 单层膜106

2.4.2 双层消反射膜111

2.4.3 多层增反射膜113

2.5 光在波导中的传输114

2.5.1 光波导115

2.5.2 光导纤维119

第3章 光的偏振127

3.1 光波的偏振态128

3.1.1 偏振态的波动方程128

3.1.2 典型的椭圆偏振态130

3.1.3 偏振光的矢量表示133

3.2 双折射光的偏振137

3.2.1 晶体双折射138

3.2.2 应力双折射141

3.3 反射光和折射光的偏振146

3.3.1 界面引起的偏振146

3.3.2 反射光和折射光的偏振状态148

3.3.3 全反射光的偏振150

3.3.4 金属表面反射光的偏振151

3.4 偏振光在晶体中的旋转154

3.4.1 旋光的特性154

3.4.2 偏振光旋转的原理155

第4章 光的衍射158

4.1 光衍射的基本原理160

4.1.1 惠更斯—菲涅耳原理160

4.1.2 基尔霍夫衍射公式162

4.1.3 光衍射的基本类型168

4.2 衍射光学系统172

4.2.1 衍射屏与衍射屏函数172

4.2.2 夫琅和费衍射光学系统178

4.2.3 菲涅耳衍射183

4.3 夫琅和费衍射192

4.3.1 单个衍射孔径的衍射192

4.3.2 多个衍射孔径的衍射201

4.3.3 光栅衍射208

4.4 光的衍射与傅里叶变换218

4.4.1 傅里叶变换218

4.4.2 光学衍射的数学描述224

4.4.3 屏函数与光学系统成像质量234

第5章 光的干涉249

5.1 光干涉的基本概念250

5.1.1 光波发生干涉的条件251

5.1.2 干涉光束的分束方法253

5.1.3 光的相干性255

5.2 基元光波的干涉257

5.2.1 单色平面波干涉257

5.2.2 单色球面波干涉261

5.2.3 多色光（白光）干涉267

5.2.4 偏振光干涉270

5.2.5 全息干涉279

5.3 干涉图形的性质和特征285

5.3.1 干涉条纹的可见度285

5.3.2 干涉条纹的性质293

5.3.3 无限宽条纹和有限宽条纹的调整298

5.3.4 干涉条纹的形状和分析300

5.4 干涉仪的典型光学系统307

5.4.1 双光束干涉系统308

5.4.2 共光路（单光束）干涉系统323

5.4.3 多光束干涉系统348

第6章 光波光学元器件370

6.1 折射光学元件370

6.1.1 透镜370

6.1.2 点像差和波像差381

6.1.3 平晶387

6.1.4 棱镜391

6.2 反射光学元件399

6.2.1 平面反射镜399

6.2.2 球面反射镜404

6.2.3 非球面反射镜406

6.2.4 反射式光学系统409

6.3 偏振光学元件418

6.3.1 偏振镜419

6.3.2 偏振棱镜420

6.3.3 波片424

6.3.4 旋光棱镜429

6.4 衍射光学元件429

6.4.1 菲涅耳波带片429

6.4.2 衍射光栅431

6.4.3 共面照明衍射光栅444

6.4.4 光栅单色器445

6.5 干涉光学元件448

6.5.1 分束镜448

6.5.2 多层介质膜453

6.5.3 滤光镜457

6.5.4 法布里—珀罗标准具468

6.6 光波导和光纤器件473

6.6.1 光波导器件475

6.6.2 光纤器件479

6.6.3 光波导和光纤传感器486

附录A 电磁波及其物理量在物质方程中的关系494

附录B 光波的基本参数及相互关系496

附录C 光波光学中常用的数学函数498

附录D 傅里叶变换的性质和定理506

参考文献510