光学

上篇基础光学建立“光”的电磁波理论，阐述各种基本光学现象

第一章绪论

§1.1光学是物理学科中的重要分支学科

§1.2我国古代在光学方面的成就

§1.320世纪前在光科学方面的发展简史

§1.420世纪到近期的若干重大进展

§1.5光波是电磁波谱中的一员

§1.6光子与电子之间的异同

第二章光波运动的数学表述及光波的叠加原理

§2.1麦克斯韦方程组和单色平面波

§2.2光波的能量、能量流（光强）和动量

§2.3球面波

§2.4高斯型波面和高斯光束

§2.5光在均匀介质中的传播折射率与光程

§2.6平面波在介质界面上的折射和反射

§2.7多束光波的叠加叠加原理

§2.8振动方向相互垂直的光波叠加椭圆偏振光

§2.9不同频率的光波叠加

第三章几何光学

§3.1几何光学的含义费马原理

§3.2平面反射镜的成像和反射定律

§3.3球面反射镜、椭球面反射镜和抛物面反射镜的成像

§3.4光线通过介质界面的折射和全反射

§3.5近轴光线经过单球面折射体的传播规律

§3.6薄透镜成像规律及光线追迹法

§3.7光线经过同轴系统的ABCD转换矩阵

§3.8透镜的像差

§3.9光阑与光瞳

§3.10常用的光学元件：棱镜和光纤

§3.11几何光学仪器

§3.12几何光学的成就及其不足

第四章光波的干涉现象和相干性

§4.1光波的干涉现象及叠加原理

§4.2波前分割法杨氏双缝干涉

§4.3振幅分割法楔形薄层的干涉和牛顿环

§4.4迈克耳孙干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪

§4.5多光束叠加干涉及法布里一珀罗干涉仪

§4.6准单色光及面光源的干涉迈克耳孙恒星干涉仪

第五章光的衍射现象

§5.1光的衍射及惠更斯一菲涅耳原理

§5.2菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

§5.3夫琅禾费衍射：求解单缝、矩形孔、双缝及光栅的衍射

§5.4夫琅禾费衍射：求解圆孔的衍射

§5.5分辨率、分辨率极限及瑞利判据

§5.6夫琅禾费衍射与傅里叶变换

第六章光波在界面及多层薄膜系统的反射和折射

§6.1电磁波跨越界面需要满足的边界条件

§6.2菲涅耳的反射和折射公式

§6.3菲涅耳公式讨论之一：光波在界面上反射的相位突变

§6.4菲涅耳公式讨论之二：布儒斯特定律

§6.5菲涅耳公式讨论之三：全反射产生倏逝波，古斯一亨兴效应

§6.6介质界面上的反射率和透射率

§6.7光波在金属界面上的反射和吸收

§6.8光波在涂有单层介质薄膜表面上的反射和透射

§6.9光波在涂有多层介质薄膜表面上的反射和透射薄膜光学

§6.10一些典型光学膜系的结构及其反射率特性

§6.11关于选用膜系的考虑

第七章晶体双折射现象光波的偏振态及其检测

§7.1光在各向异性介质中传播的现象

§7.2光波偏振态的检测波片的用途

§7.3对椭圆偏振光的分析斯托克斯参数

§7.4对椭圆偏振态的另一种描述：琼斯矢量和琼斯矩阵

§7.5椭偏仪椭圆偏振光在测定表面光学常量中的应用

第八章光波在介质中传播的色散现象光的散射

§8.1多色光波在介质中的传播

§8.2光与物质的相互作用电偶极子振荡

§8.3金属材料中的自由电子振荡

§8.4介质材料对光波的吸收和色散经典色散理论

§8.5电极化强度在光场作用下的行为

§8.6光的散射现象

第九章光源和激光

§9.1固态物质的发光及辐射计量：辐射度学和光度学

§9.2热光源和黑体辐射源

§9.3原子、分子体系发光的微观机制

§9.4若干典型的发光体及其性质

§9.5激光光源的简要原理

§9.6常用的激光器及其特性

§9.7激光的特点及提高输出功率的技术

§9.8一些重要的激光应用

§9.9激光束的特点和传播

第十章光探测器

§10.1光探测器的类别

§10.2光电效应探测器

§10.3多元阵列光敏探测器及电荷耦合器件

下篇选读篇加深光学基本概念的理解并走向前沿

第十一章天文望远镜和显微镜的进展

§11.1近年来在天文望远镜方面的进展

§11.2适应光学在天文望远镜上发挥了作用

§11.3显微镜的进展和近年来的成就

§11.4突破衍射极限的近场探测

第十二章傅里叶光学及全息照相术

§12.1光学图像的傅里叶变换及空间频率

§12.2空间频率的滤波

§12.3傅里叶变换与光学现象的对应

§12.4全息照相术

§12.5全息照相的实际装置

第十三章衍射光学元件

§13.1衍射光学元件的含义

§13.2衍射光学元件的衍射效率

§13.3衍射光学元件的计算机设计简述

§13.4衍射光学元件的制备工艺简介

§13.5几种典型的衍射光学元件

第十四章非线性光学

§14.1光学中的非线性现象

§14.2介质的光学非线性响应

§14.3光波在非线性介质中的传播

§14.4二阶光学非线性现象

§14.5三阶光学非线性效应

第十五章极窄脉宽和极窄频宽的激光光谱学频率梳光谱学

§15.1极窄脉宽激光器的研究进展

§15.2实验桌上的高功率窄脉冲激光器

§15.3高功率超短脉冲激光束的应用示例

§15.4极窄脉宽的精密激光光谱学和频率梳

第十六章表面的光学研究和表面吸附分子的光学检测

§16.1表面光学研究的进展等离子体激元及表面电磁耦合激元

§16.2表面等离子体激元及表面电磁耦合激元的形成和性质

§16.3表面电磁耦合激元的激励、衰减全反射现象

§16.4朗缪-勃络吉单分子层的检测

§16.5光学非线性效应对表面吸附分子的检测

第十七章纳米光子学概述

§17.1纳米光子学的含义

§17.2纳米颗粒金属纳米颗粒的特性和制备

§17.3等离子体激元学：光子学和电子学在纳米尺度下的汇合

§17.4光子晶体的结构和制备

§17.5光子晶体的光学特性

§17.6光子晶体光纤

第十八章负折射率材料及其光学特性

§18.1负折射率材料的发现及现状

§18.2负折射率材料具有奇异的光学特性

§18.3负折射率材料可以隐藏物体而不被察觉

第十九章光学相干性的量子理论简介

§19.1光的相干性及HBT效应

§19.2光学相干性的量子论述量子光学

习题

附录一些常用数据

索引

　　本教材的主要目标仍然保持第一版中所提到的主旨，即适合于安排为一学期“光学”课程的教学，这是对理科的物理系、核物理系等和工科的电子工程系、计算机科学系、信息工程系、光科学及工程系等的普通物理教学计划中“光学”课程建议采用的教材。本教材的学习基础是已经掌握了普通物理学中的电磁学和数学中的微积分等前期课程中的知识。　　本教材将全书内容分成为上篇和下篇两部分，上篇：基础光学建立“光”的电磁波理论，阐述各种基本光学现象，主旨于认识基本的光学现象和由此而建立的光学原理和理论，掌握了这些光学基础知识以后可以使学生对光学有一个初步但概念上仍然是准确的认识。　　下篇：选读篇加深光学基本概念的理解并走向前沿，是联系到光科学领域中的一些近代进展和前景展望，从而可以加深对基本概念的认识。　　本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，由作者在第一版（1994）和第二版（1999）的基础上修改和增补而成。本次修订在保持原有特色的基础上，对内容作了较多的重写和修正，删除了一些不重要的章节，并引入了近期光学学科发展的新成果。全书分上、下两篇，上篇：基础光学建立“光”的电磁波理论，阐述各种基本光学现象；下篇：选读篇加深光学基本概念的理解并走向前沿。　　本书可作为高等学校物理类专业光学课程的教材，也可供有关科技人员参考。