现代光学

第1章 现代光学基础

导读

1.1 原子发光机理

1.1.1 玻尔的氢原子理论

1.1.2 原子发光机理

1.2 光与原子相互作用

1.2.1 受激吸收

1.2.2 自发辐射

1.2.3 受激辐射

1.2.4 受激吸收、自发辐射和受激 辐射的关系

1.3 粒子数反转与能级体系

1.3.1 粒子数反转

1.3.2 光通过介质时的光强

1.3.3 能级体系

1.4 激光振荡的形成

第1章  现代光学基础

导读

1.1  原子发光机理

1.1.1  玻尔的氢原子理论

1.1.2  原子发光机理

1.2  光与原子相互作用

1.2.1  受激吸收

1.2.2  自发辐射

1.2.3  受激辐射

1.2.4  受激吸收、自发辐射和受激 辐射的关系

1.3  粒子数反转与能级体系

1.3.1  粒子数反转

1.3.2  光通过介质时的光强

1.3.3  能级体系

1.4  激光振荡的形成

1.4.1  受激辐射与自发辐射

1.4.2  光学谐振腔

1.4.3  光学谐振腔的稳区图

1.4.4  光振荡的阈值条件

1.5  干涉对单色性的影响

1.5.1  光谱线宽度

1.5.2  谐振腔的共振频率

1.5.3  激光的单色性

1.5.4  激光选模

1.6  相干性介绍

1.6.1  时间相千性与空间相干性

1.6.2  普通光源的相干性

1.6.3  横向模式分布和衍射损耗

1.6.4  激光的相干性

1.7  典型激光器

1.7.1  气体激光器

1.7.2  固体激光器

1.7.3  液体激光器

1.7.4  半导体激光器

1.7.5  自由电子激光器

应用实例

小结

习题与思考题

第2章  光的部分相干理论

导读

2.1  干涉理论基础

2.1.1  干涉的基本条件

2.1.2  实现干涉的基本方法

2.1.3  干涉场强度分布

2.1.4  于涉条纹对比度

2.2  非单色扩展光源产生的干涉

2.2.1  互相干函数与自相干函数

2.2.2  复相干度

2.3  光波的时间相干性

2.3.1  时间相干装置

2.3.2  准单色光场时间相干度的具体形式

2.3.3  利用傅里叶变换方法求解时间相干度

2.4  光波的空间相干性

2.4.1  光波场的互强度和空间相干度

2.4.2  光波场的总复相干度

2.4.3  近轴条件下的互强度和空间相干度

2.5  范西特-泽尼克定理及其应用

2.5.1  范西特-泽尼克定理

2.5.2  典型准单色扩展光源的空间相干度

2.5.3  干涉条纹的对比度与空间相干度

2.5.4  利用傅里叶变换求空间相干度

应用实例

小结

习题与思考题

第3章  光的标量衍射理论

导读

3.1  光的波动理论解释衍射

3.1.1  惠更斯原理

3.1.2  惠更斯-菲涅耳原理

3.2  基尔霍夫衍射理论

3.2.1  亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理

3.2.2  菲涅耳-基尔霍夫衍射公式

3.2.3  基尔霍夫衍射公式的近似

3.3  照明函数和孔径函数的具体表达形式

3.3.1  照明函数的具体表达形式

3.3.2  孔径函数的具体表示

3.4  利用傅里叶变换处理夫琅和费衍射

3.4.1  双缝衍射

3.4.2  矩形孔衍射

3.5  平面透射光栅衍射

3.5.1  光栅衍射光强分布

3.5.2  光强分布极值情况讨论

3.6  闪耀光栅衍射

3.6.1  闪耀光栅的结构

3.6.2  闪耀光栅的分光原理

3.6.3  闪耀光栅衍射的光强分布

3.7  阶梯光栅衍射

3.7.1  阶梯光栅的结构

3.7.2  阶梯光栅衍射的光强分布

3.8  正弦光栅衍射

3.8.1  正弦光栅的透射系数

3.8.2  正弦光栅衍射的光强分布

3.9  三维孔径的衍射

3.9.1  单个三维孔径衍射的光强分布

3.9.2  三维孔径衍射的光强分布特点

应用实例

小结

习题与思考题

第4章  光学全息理论

导读

4.1  光学全息概述

4.1.1  光学全息的产生、发展过程

4.1.2  全息像的记录与再现

4.1.3  光学全息的特点和要求

4.1.4  全息图分类

4.2  光学全息的基本理论

4.2.1  全息记录过程分析

4.2.2  全息再现过程分析

4.3  菲涅耳全息的基本理论

4.3.1  点源菲涅耳全息图的记录

4.3.2  点源菲涅耳全息图的再现

4.3.3  几种典型的再现光波

4.4  夫琅和费全息的基本理论

4.4.1  夫琅和费全息的光路

4.4.2  夫琅和费全息图的记录

4.4.3  夫琅和费全息图的再现

4.4.4  点光源照明下的夫朗和费全息

4.5  体全息图的基本原理

4.5.1  体全息图的记录和再现

4.5.2  体全息图的分类

4.6  单脉冲和双脉冲全息图

4.6.1  单脉冲全息图记录

4.6.2  双脉冲全息图记录

4.6.3  双脉冲的获得方法

4.7  彩色全息图

4.7.1  彩色全息图的记录和再现

4.7.2  分离串音像的方法

4.8  光学全息的应用

4.8.1  用全息方法消除像差

4.8.2  用全息方法进行干涉计量

4.8.3  全息信息存储

应用实例

小结

习题与思考题

第5章  光的偏振与晶体光学理论

导读

5.1  偏振光概述

5.1.1  自然光和偏振光

5.1.2  获得偏振光的方法

5.1.3  偏振度

5.1.4  马吕斯定律和消光比

5.2  晶体中光波各个矢量的关系

5.2.1  各向异性晶体的基本性质

5.2.2  晶体光学有关的基本概念

5.2.3  晶体中单色平面波的各矢量关系

5.2.4  晶体中光波的相速度和光线速度

5.2.5  晶体中丑和D的关系

5.3  光在晶体中传播的基本规律

5.3.1  波矢菲涅耳方程和光线菲涅耳方程

5.3.2  波矢菲涅耳方程的解

5.3.3  o光和e光的振动方向

5.3.4  e光的离散角

5.4  光在晶体表面的反射和折射

5.4.1  双反射和双折射

5.4.2  斯涅耳作图法

5.4.3  惠更斯作图法

5.5  偏振光学元件

5.5.1  偏振棱镜

5.5.2  波片

5.5.3  补偿器

5.5.4  偏振光检验

5.6  偏振光和偏振光学元件的矩阵表示

5.6.1  偏振光的矩阵表示

5.6.2  偏振器件的矩阵表示

5.6.3  琼斯矩阵应用

5.7  偏振光的干涉

5.7.1  平行偏振光的干涉

5.7.2  汇聚偏振光的干涉

应用实例

小结

习题与思考题

第6章  非线性光学理论基础

导读

6.1  引言

6.1.1  非线性光学的产生

6.1.2  非线性光学的发展

6.2  非线性光学的基本理论

6.2.1  非线性光学介质的感应电极化效应

6.2.2  非线性电极化率的基本性质

6.2.3  非线性作用的耦合波方程

6.3  非线性光学倍频、混频及参量效应

6.3.1  二阶非线性光学效应

6.3.2  三阶非线性光学效应

6.4  几种重要的非线性光学效应

6.4.1  受激散射效应

6.4.2  强光自聚焦、相位自调制和光谱自加宽效应

6.4.3  光学相位共轭效应

6.4.4  光学双稳态效应

6.4.5  瞬态相干光学效应

6.4.6  非线性光谱学效应

应用实例

小结

习题与思考题

参考文献

本书本书可作为光学专业、物理学专业、电子科学与技术专业、光学工程专业研究生的专业基础教材，也可供从事光学及相关领域学习和研究的科技人员参考。