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第1章 光的电磁理论基础1

1.1 麦克斯韦方程组1

1.2 麦克斯韦理论的验证4

1.2.1 验证麦克斯韦假设的位移电流4

1.2.2 验证电磁波的传播速度等于光速4

1.2.3 验证电磁波与光波具有同一性4

1.3 物质方程5

1.4 边界条件8

1.5 波函数10

1.6 电磁波谱16

1.7 电磁场的能量守恒定律19

1.8 光压21

1.9 光的偏振22

1.9.1 光的偏振态23

1.9.2 偏振片32

1.9.3 马吕斯定律33

1.10 光的吸收、色散和散射37

1.10.1 光的吸收37

1.10.2 光的色散41

1.10.3 光的散射46

1.11 反射和折射52

1.11.1 反射和折射定律52

1.11.2 菲涅耳公式53

1.11.3 反射和折射的能量特性59

1.11.4 反射和折射的位相特性64

1.11.5 反射和折射的偏振特性67

1.11.6 全反射67

1.11.7 光波在金属表面上的反射和折射71

第2章 相干和干涉82

2.1 单色波的干涉82

2.1.1 杨氏双缝干涉82

2.1.2 两列单色波的干涉85

2.1.3 三束单色波的干涉89

2.1.4 多束单色波的干涉91

2.2 条纹能见度93

2.3 时间相干性93

2.3.1 波长不同的两个波的叠加94

2.3.2 三波长叠加95

2.3.3 多波长叠加97

2.3.4 宽谱叠加98

2.3.5 光谱的线宽99

2.4 空间相干性104

2.4.1 光源104

2.4.2 部分空间相干性106

2.4.3 激光的相干性108

2.5 等倾干涉109

2.5.1 平行平面玻板的干涉图像109

2.5.2 法布里-珀罗干涉仪114

2.6 等厚干涉120

2.6.1 等厚干涉——楔形板120

2.6.2 等厚干涉——牛顿环124

2.7 迈克尔孙干涉仪128

2.8 波面剪切干涉仪132

2.8.1 与理想平面参考波的干涉132

2.8.2 波面剪切干涉仪133

2.9 光学外差测量134

第3章 衍射理论141

3.1 亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理143

3.2 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式144

3.3 索末菲条件146

3.4 巴比涅原理146

3.5 夫琅和费衍射和菲涅耳衍射147

3.6 衍射问题在频率域中的表示149

3.7 衍射孔径的频谱效应151

3.8 夫琅和费衍射152

3.8.1 夫琅和费衍射花样的对称特性152

3.8.2 矩孔的夫琅和费衍射153

3.8.3 单缝的夫琅和费衍射155

3.8.4 双缝的夫琅和费衍射158

3.8.5 多缝的夫琅和费衍射160

3.8.6 振幅型正弦光栅的傅里叶变换163

3.9 几种常用光学成像系统的分辨本领174

3.10 单色平面波通过棱镜和最简单的聚焦系统的传输179

3.11 菲涅耳波带182

3.11.1 菲涅耳波带法182

3.11.2 菲涅耳圆孔衍射185

3.11.3 菲涅耳圆屏衍射186

3.11.4 菲涅耳直边衍射186

3.11.5 菲涅耳波带片190

3.11.6 微光学透镜191

3.12 光谱仪192

3.12.1 光栅光谱仪中的衍射光栅192

3.12.2 棱镜光谱仪195

3.13 双光栅测振仪197

第4章 傅里叶光学206

4.1 时间频谱和空间频谱206

4.2 光栅的衍射和角谱208

4.3 傅里叶变换212

4.4 傅里叶变换基本定理215

4.5 常用函数及其傅里叶变换219

4.6 傅里叶变换定理的光学模拟232

4.7 抽样定理236

4.8 光学系统的拦光效应和低通滤波237

4.8.1 相干成像系统和相干传递函数238

4.8.2 非相干成像系统和光学传递函数242

4.9 光学传递函数245

4.9.1 光学传递函数仪245

4.9.2 OTF与成像质量246

4.10 阿贝成像理论和阿贝-波特实验250

4.11 近场衍射模拟259

4.12 光束通过非均匀介质的传输——分步傅里叶变换263

4.13 M-Z／点衍射干涉仪266

第5章 薄膜光学基础272

5.1 薄膜在光学技术中的应用272

5.2 单层膜273

5.3 多层膜277

5.4 薄膜的特征矩阵277

5.5 多层膜的能量反射率280

5.6 干涉色291

5.7 平板波导293

5.8 金属包覆介质波导297

第6章 晶体光学305

6.1 晶体305

6.1.1 晶体的对称性及分类305

6.1.2 几个基本概念305

6.1.3 晶体的介电张量307

6.2 各向异性介质中的电磁波308

6.2.1 相速度和光线速度309

6.2.2 波法线菲涅耳方程和光线菲涅耳方程310

6.2.3 各向异性介质内平面电磁波的传播特点311

6.3 晶体光学性质的图形表示313

6.3.1 折射率椭球313

6.3.2 菲涅耳椭球315

6.3.3 折射率曲面316

6.3.4 波矢曲面317

6.3.5 法线曲面318

6.3.6 光线曲面319

6.3.7 确定波法线方向的斯涅尔作图法320

6.3.8 直接得到光线方向的惠更斯作图法320

6.4 偏振器件322

6.4.1 位相延迟片322

6.4.2 补偿器323

6.4.3 偏振棱镜324

6.4.4 双像棱镜325

6.5 电光效应326

6.5.1 电光效应的描述326

6.5.2 晶体的线性电光效应331

6.5.3 晶体的二次电光效应332

6.5.4 晶体的电光效应的应用举例335

6.6 声光效应339

6.6.1 声光效应的描述339

6.6.2 声光衍射341

6.7 旋光现象345

6.8 磁光效应346

6.9 偏振光的干涉348

6.9.1 平行偏振光的干涉348

6.9.2 会聚偏振光的干涉349

6.10 偏振光和偏振器件的矩阵表示351