光学

分類: 图书,自然科学,物理学,光学,
作者: 崔宏波,李永平,段开敏 编著
出 版 社: 科学出版社
出版时间: 2008-7-1字数: 398000版次: 1页数: 325印刷时间: 2008/07/01开本: 16开印次: 1纸张: 胶版纸I S B N : 9787030222459包装: 平装内容简介
本书讲述普通物理课程中的光学部分,内容包括波动光学、几何光学以及光的量子性导论。全书以光与物质相互作用的实验事实为基础,从光的物理模型出发,对光学的现象和规律作了较全面的讨论,并介绍了光学的发展及其在各个领域中的应用。对于光学中重要的物理概念和实验现象,本书进行了严格的推导和详细的说明。书后附有较多例题,便于读者理解。另外,编者特意制作多媒体光盘随书发行,其中包含大量光学现象的演示图片和动画。
本书可作为理工科以及师范院校物理类专业的本科生教材,也可供理工科非物理类有关专业的学生使用。
目录
丛书序
前言
引言
第1章光的波动模型
1.1光波场
1.2定态光波的数学表示
1.3光程与相位
1.4傍轴条件与远场条件
第2章光的叠加原理
2.1光波的叠加原理及其成立的条件
2.2光波的叠加方法
2.3光波的叠加强度
2.4波包与群速度
2.5光速的测量
第3章光的偏振
3.1光的偏振特性
3.2光的偏振态
3.3菲涅耳公式
3.4反射折射所引起的偏振态的改变
3.5斯托克斯倒逆关系
第4章光的相干叠加
4.1杨氏干涉与相干光的获得
4.2两列相干光的干涉花样
4.3惠更斯-菲涅耳原理
4.4菲涅耳衍射(圆孔、圆屏)
4.5夫琅禾费单缝和矩孔衍射
4.6夫琅禾费圆孔衍射
第5章光的干涉装置与光波场的相干性
5.1光的干涉装置概述
5.2分波前的干涉装置
5.3半波损失
5.4薄膜干涉
5.5分振幅的干涉装置
5.6多光束干涉——法布里-珀罗干涉仪
5.7光的空间相干性与时间相干性概论
第6章衍射光栅
6.1多缝夫琅禾费衍射
6.2光栅光谱
6.3闪耀光栅
6.4单色仪与光谱仪
6.5正弦光栅
6.6X射线在晶体中的衍射
第7章傅里叶变换光学与全息照相
7.1衍射系统的傅里叶变换
7.2透镜和棱镜的屏函数
7.3夫琅禾费光栅衍射的傅里叶频谱分析
7.4阿贝成像原理
7.5全息照相
第8章光在晶体中的双折射
8.1光在晶体中的传播
8.2单轴晶体中光的波面
8.3晶体光学器件
8.4波片与光的偏振态
8.5偏振光的干涉
8.6电光效应
8.7旋光
8.8偏振态的矩阵表示
第9章光波与物质的相互作用
9.1光的吸收
9.2光的色散
9.3吸收和色散的经典理论
9.4光的散射
9.5强光在介质中的非线性电极化效应
第10章几何光学的近轴理论
10.1衍射的零级近似
10.2几何光学的基本概念
10.3反射与折射的应用
10.4变折射率光学
10.5近轴光在单球面上的成像
10.6薄透镜成像
10.7理想共轴球面系统的成像
10.8光线转换矩阵
10.9几何光学仪器
第11章光的量子性
11.1辐射场
11.2黑体辐射的实验规律
11.3光量子假说
习题与答案
中英人名对照
名词索引
教学进度和作业布置
书摘插图
第2章 光的叠加原理
2.1 光波的叠加原理及其成立的条件
光波场中各点的电场强度都作周期性变化,这种变化称作光矢量的振动,可以用周期性的函数来描述。虽然电磁场的振动与机械波的振动机制不同,但是它们所遵循的规律是相同的。
2.1.1光波的独立传播定律
如果两个实物粒子发生碰撞,则它们的运动状态都将改变,都会偏离原来的运动方向。但是,如果两列波相遇,情况将有所不同。
例如,两列水波相遇时,尽管在相互重叠的区域,波的状态会有明显的改变,但相遇之后,则还能保持各自的状态不变;夜空中的两探照灯的光束相遇后,并没有改变光束的方向和强度;在交响乐演奏中,我们仍能分辨出乐队中各种乐器发出的不同音调等。所有这些事实都告诉我们,波在相遇的过程中和相遇之后,并没有因为彼此之间的相互作用而改变其固有的特征。这就是波的独立传播定律。
光波的独立传播定律从不同振源(扰动源)发出的波在空间相遇时,如果振动不十分强烈,各个波将保持各自的特性不变,继续传播,相互之间没有影响。
波的独立传播定律是波动的最基本定律之一,无论对于机械波或电磁波,含义都是相同的。不同的波之间,只要在振动不十分强烈的情况下,就不会相互影响,这一点与我们在力学中所熟悉的实物粒子间的相互作用是不同的。
2.1.2光波的叠加原理
不同的波列在相遇的区域,振动将互相叠加(superposition)。对于机械波,机械振动的叠加遵循力学定律;对于电磁波,是电场强度、磁感应强度的叠加,其叠加的过程将遵循电磁学原理。这种叠加过程可以用波的叠加原理描述。
光波的叠加原理 几列波在相遇点所引起的合振动是各个波独自在该点所引起的振动的矢量叠加。
机械波、电磁波(包括光波)的叠加都遵循相同的原理,因为机械波、电磁波都是矢量,都按矢量合成的方法进行叠加。但波的叠加原理只有在一定的条件下才能成立。
……