现代光学基础与前沿

序一

序二

前言

第一篇 现代光学基础

第1章 光线光学

1.1 费马原理

1.1.1 反射定律

1.1.2 折射定律（斯涅耳定律）

1.1.3 物像之间的等光程性

1.1.4 凹球面镜反射

1.2 哈密顿光学

1.2.1 光线微分方程

1.2.2 哈密顿正则方程

1.2.3 哈密顿正则方程在近轴光学中的应用

1.2.4 程函方程

1.3 近轴光学

1.3.1 光线变换矩阵的定义

1.3.2 常见光学元件的变换矩阵

1.3.3 反向传输的变换矩阵

1.3.4 成像矩阵

1.3.5 矩阵方法与常规方法之间的联系

1.4 光线追迹

1.4.1 斜子午光线

1.4.2 傍轴光线的追迹

1.5 初级像差理论

1.5.1 波像差和光线像差

1.5.2 赛德尔变量

1.5.3 初级（赛德尔）像差

1.5.4 一般共轴透镜系统的初级像差系数

1.5.5 色差

1.6 几何光学与波动光学的过渡

1.6.1 波动光学过渡到几何光学

1.6.2 几何光学到波动光学

1.6.3 光线量子力学理论

第2章 光的波动性与矢量性

2.1 波动方程

2.2 光波的表示

2.2.1.一维平面波

2.2.2 三维平面波

2.2.3 球面波.

2.2.4 柱面波

2.2.5 几种重要的光束

2.3 光的传播速度

2.4 能流坡印亭矢量

2.5 光的偏振

2.5.1 偏振光的分类

2.5.2 偏振光的描述方法

2.6 完全偏振光

2.6.1 琼斯矢量

2.6.2 琼斯矩阵

2.6.3 正交偏振

2.6.4 琼斯矩阵的本征矢

2.6.5 琼斯反射和透射矩阵

2.7 部分偏振光

2.7.1 相干矩阵

2.7.2 偏振度

2.7.3 相干矩阵通过偏振光学元件的变换

2.7.4 部分相干、部分偏振光

第3章 光的相干性

3.1 干涉的基本原理

3.1.1 线性叠加原理

3.1.2 波阵面分割

3.1.3 振幅分割

3.2 部分相干性

3.3 时间相干性

3.4 空间相干性

3.4.1 两个独立点光源之间的空间相干性

3.4.2 扩展光源的空间相干性

第4章 光的衍射

4.1 基尔霍夫衍射理论

4.1.1 格林定理

4.1.2 菲涅耳－基尔霍夫积分公式

4.1.3 衍射积分公式与惠更斯原理的联系与差别

4.1.4 互补光阑巴比涅原理

4.1.5 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

4.2 夫琅禾费衍射图样

4.2.1 单狭缝衍射

4.2.2 矩孔衍射

4.2.3 圆孔衍射

4.2.4 双狭缝衍射

4.2.5 衍射光栅

4.2.6 光栅的类型

4.2.7 凹面光栅的衍射和罗兰圆

4.2.8 其他形状的孔

4.3 菲涅耳衍射图样

4.3.1 菲涅耳带

4.3.2 波带片

4.4 傅里叶变换光学

4.4.1 透镜的傅里叶变换

4.4.2 傅里叶变换频谱学

第5章 部分相干光学

5.1 基本概念和定义

5.1.1 时间相干性和相干时间

5.1.2 空间相干性与相干区域

5.2 部分相干光的数学表述

5.2.1 互相干函数和复相干度

5.2.2 交叉光谱密度和谱相干度

5.2.3 相关函数的传输

5.2.4 范西泰特一策尼克定理及举例

5.3 空间一频率域中的部分相干光场

5.3.1 部分相干场的相干模式表述

5.3.2 交叉光谱密度作为关联函数的严格表述

5.3.3 激光谐振腔模式相干理论

5.3.4 部分相干激光谐振腔

5.4 部分相干光束

5.4.1 单色光束

5.4.2 部分相干光束

5.4.3 Gaussian Schellmodel光束

5.5 光源空间相干性对光场频谱场的影响

5.5.1 两个部分关联的源产生的光场的频谱

5.5.2 标度定律

5.6 部分相干物质波

5.6.1 物质波与超冷原子气体

5.6.2 物质波相干性的描述

5.6.3 部分相干物质波的张量ABCD定律

5.6.4 部分相干物质波的演化

第6章 固体光学

6.1 介质中的麦克斯韦方程组和波动方程

6.2 光在各向同性电介质中的传播色散

6.3 光在导电介质中的传播

6.3.1 极低频率

6.3.2 一般情况

6.4 光在吸收介质边界上的反射和折射

6.4.1 复折射率

6.4.2 斜入射时折射角φ与入射角0的关系

6.4.3 折射定律（复折射率）

6.4.4 反射率公式

6.5 光在晶体中的传播

6.5.1 晶体中的波动方程

6.5.2 波矢面

6.5.3 相速度面

6.5.4 光线速度面

6.6 光在界面上的双折射

……

第7章 量子化光场

第二篇 现代光学前沿

第8章 现代量子光学

第9章 原子光学

第10章 超快光学

第11章 特种材料光学

第12章 引力光学

附录A 基本物理常量

附录B SI词头

附录C 矢量分析常用公式

中英文对照索引

本书涵盖了几何光学、波动光学和量子光学的核心内容，包括光线光学、光的波动性与矢量性、光的相干性、光的衍射、部分相干光学、固体光学、量子化光场等；同时包含了现代光学的一些前沿领域，如现代量子光学、原子光学、超快光学、特种材料光学、引力光学等。《现代光学基础与前沿》十分注重现代光学理论体系的完整性及其内在联系，包含了光线光学与波动光学之间、波动光学与量子光学之间的相互过渡等内容，同时尽可能多地把现代光学的新理论、新方法和新应用包括进去，使得读者通过《现代光学基础与前沿》，能够较系统、全面地掌握现代光学的基础理论，把握现代光学的发展方向，较快地进入到现代光学的前沿。
　　《现代光学基础与前沿》的读者对象为物理、光学、光电子类及相关专业的本科生、研究生、教师和科研工作者。

林强和叶兴浩所编著的《现代光学基础与前沿》用简洁的语言系统地阐述了“光线”、“光波”和“光子”所满足的物理学基本规律、它们之间的相互关联及其应用，并在此基础上结合自己的研究成果，介绍了现代光学的若干前沿领域。该专著阐述的理论是现代光学技术、激光技术、光通信技术、光电子技术等高新技术的基础。该专著紧扣现代光学的前沿领域，内容新颖、重点突出、结构合理，具有重要的学术价值。