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光學
上冊
干涉的一般考慮二 光在界面上的反射和透射二 高斯光束的球面波二
內容提要
本書是《普通物理學教程叢書》中的一種，是作者們在復
旦大學物理系講授光學課程的講義基礎上修改、發展而成。本
書以物理光學為重點，在闡明傳統的經典光學的基本概念的
基礎上，將光學學科的新發展和經典光學的內容結合起來，介
紹了光學中的新觀念、新思想，並注重光學與物理學其他領域
以及高新技術的聯繫。
全書分上、下兩冊。上冊內容有：光的本性、干涉和衍射、
幾何光學；下冊內容有：傅里葉光學、光的吸收和發射、光的色
散和散射、光在晶體中的傳播、非線性光學、光的統計性質。
本書可作為高等院校物理類各專業光學課程的教科書或
教學參考書，也可供其他有關專業作為參考書。
目 錄
（上 冊）
前 言
作者的話
第一章 光的本性
1.1波和粒子
1.2波 動
一 簡諧波的表達式
二 波動方程
三 縱波與橫波
1.3電磁波
一 電磁波方程和它的簡諧波解
二 電磁波的性質
三 光的波粒二象性
14電磁波的能量
一 輻照度
二 高斯光束
三 電磁波的能量流和光子
1.5光的動量和壓強
一 電磁波的動量
二 光 壓
三 激光束的壓力
1.6三維空間中的標量波
一 三維空間中的平面波
二 球面波
1.7疊加原理
一 疊加原理
二 相同頻率振動的疊加
1.8惠更斯原理
1.9費馬原理
1.10光通過介質界面時的反射和折身
一 光波頻率在反射和折射前後不變
二 反射定律和折射定律
三 菲涅耳公式
四 布儒斯特角
五 反射比和透射比
六 反射光的位相變化
1.11斯托克斯關係式
1.12內反射
一 全反射
二 反射光的位相
三 平面平行透明板前後界面反射波的位相關係
四 衰逝波
1.13光的多普勒效應
思考題與習題
參考讀物
第二章 光的干涉
2.1楊氏實驗
一 實驗裝置和干涉現象
二 楊氏干涉條紋的分佈規律
2.2光波的相干條件
一 干涉的一般考慮
二 可見度
三 兩列平面波的干涉
四 兩列球面波的干涉
2.3幾種分波前干涉裝置和瑞利干涉儀
一 分波前干涉裝置
二 瑞利干涉儀
2.4薄膜干涉
一 坡耳實驗
二 等傾干涉
三 等厚干涉
四 薄膜的顏色
五 條紋定域的討論
六 等厚條紋和等傾條紋
2.5等厚干涉的應用
一 校準塊規
二 檢查光學表面的質量
三 斐索干涉儀
四 牛頓環
五 塊規干涉儀
2.6邁克耳孫干涉儀
一 結構和原理
二 干涉條紋
三 複色光源
四 邁克耳孫－莫雷實驗
五 拍頻干涉儀
2.7其他幾種干涉儀
一 特懷曼－格臨干涉儀
二 激光自動比長儀
三 沙拿克干涉儀
2.8光的相干性
一 光的單色性
二 相干長度
三 薄膜的厚度
四 光源大小對干涉條紋可見度的影響
五 空間相干性
六 干涉條紋的定域和空間相干性
思考題與習題
參考讀物
第三章 多光束干涉和薄膜光學
3.1多個相干點光源發射相干光的干涉
一 多光束干涉原理
二 相控陣雷達
三 聲波干涉
四 例 題
3.2多光束干涉裝置
一 兩平行平面間多次反射光的干涉
二 法布里－珀羅干涉儀
三 干涉濾光片
3.3激光諧振腔
一 激光諧振腔原理
二 縱 模
三 選 模
3.4單層介質薄膜的光學性質
一 光在界面上的反射和透射
二 單層介質薄膜的反射
三 單層增透膜
四 單層增反膜
五 膜厚監控
3.5多層介質薄膜的光學性質
一 雙層薄膜系統
二 多層薄膜系統
三 干涉濾光片
3.6介質薄膜的特徵矩陣
一 單層介質薄膜的特徵矩陣
二 多層介質薄膜的特徵矩陣
思考題與習題
參考讀物
第四章 光的衍射
4.1光的衍射現象
4.2惠更斯－菲涅耳原理
4.3夫琅和費單縫衍射
一 實 驗
二 討 論
三 積分方法計算光強分佈
4.4夫琅和費矩孔衍射和圓孔衍射
一 矩形孔衍射
二 圓孔衍射
三 互補屏原理
四 高斯光束的形成
4.5光學系統的解析度
一 瑞利判據
二 提高解析度的途徑
三 綜合孔徑
四 變 跡
4.6夫琅和費雙縫衍射
一 一般分析
二 衍射圖樣光強分佈的定量討論
三 積分法求光強分佈
4.7衍射光柵
一 光柵衍射圖樣的光強分佈規律
二 色 散
三 解析度
四 反射光柵和閃耀光柵
4.8菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射
一 菲涅耳波帶
二 振幅矢量法討論P點的振動
三 菲涅耳圓孔衍射
四 圓形障礙物的菲涅耳衍射
五 菲涅耳波帶片
4.9菲涅耳衍射和夫琅和費衍射的條件
4.10光子和衍射實驗
思考題與習題
參考讀物
第五章 幾何光學的近軸理論
5.1波面變換與光線的傳播
一 波面與光線
二 球面波在參考平面上的復振幅表示
三 單折射球面對球面波的變換
5.2光線在球面上的折射
一 符號法則
二 球面折射成像公式
三 放大率
四 成像作圖法
五 光線在平面上的折射
六 球面折射的不暈點
七 例 題
5.3共軸球面系統
一 主點和焦點
二 共軸球面系統的成像公式
三 節 點
四 求兩個球面組成的共軸系統的基點
五 透 鏡
六 薄透鏡組成的系統
七 例 題
5.4幾何光學的矩陣方法
一 折射矩陣
二 系統矩陣
三 物像矩陣
四 例 題
5.5激光諧振腔的穩定性
一 平面鏡諧振腔
二 球面鏡諧振腔
5.6薄透鏡對高斯光束的變換
一 高斯光束的球面波
二 高斯光束的一般特徵
三 薄透鏡對高斯光束的變換
四 高斯光束的聚焦
五 高斯光束的准直
六 高斯光束對透鏡孔徑的要求
5.7波動方程的高斯光束解
思考題與習題
參考讀物
第六章 光闌、像差和光學儀器
6.1光 闌
一 孔徑光闌
二 視場光闌
6.2單色像差
一 球面像差（球差）
二 彗形像差
三 像散和像場彎曲
四 畸 變
五 波面像差
6.3色像差
一 色差的形成
二 色差校正的方法
6.4人眼的光學系統
一 人眼的構造
二 人眼的幾何光學模型
三 視敏度
四 視見函數
五 光度學單位
六 人眼對光強的反應
七 臨界閃光頻率
6.5照相機
一 鏡 頭
二 光 圈
6.6放大鏡和顯微鏡
一 助視儀器的視角放大率
二 放大鏡的視角放大率
三 顯微鏡的視角放大率
四 顯微鏡的解析度
6.7望遠鏡
一 開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡
二 反射式望遠鏡
6.8目 鏡
思考題與習題
參考讀物
習題答案