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第1章 绪论1

1.1光学发展简史2

1.2本书的内容和知识框图7

第2章 几何光学基本原理9

2.1几何光学的基本定律10

2.1.1光线、光波与波面10

2.1.2几何光学的基本定律11

2.1.3费马原理——光线传播的普遍规律12

2.2物、像的基本概念和完善成像条件13

2.3单折射球面成像14

2.3.1符号法则14

2.3.2单个折射球面的光路计算公式15

2.3.3近轴光线的光路计算16

2.3.4单折射球面成像特性17

2.3.5近轴条件下球面反射镜的物像关系18

2.4折射球面成像系统19

2.5理想光学系统21

2.5.1理想光学系统基本概念21

2.5.2理想光学系统的物像关系22

2.5.3透镜成像29

2.6平面反射镜与反射棱镜29

2.6.1平面反射镜30

2.6.2反射棱镜31

2.7例题解析36

习题40

第3章 光阑及像差44

3.1光阑45

3.1.1光阑的分类45

3.1.2孔径光阑、入瞳及出瞳45

3.1.3视场光阑、入射窗和出射窗47

3.1.4渐晕光阑47

3.1.5远心光路48

3.2光学系统的景深49

3.3像差概述51

3.3.1轴上点球差52

3.3.2单色光轴外像差53

3.4例题解析60

习题61

第4章 典型光学仪器的基本原理63

4.1眼睛64

4.1.1人眼构造64

4.1.2眼睛的调节65

4.1.3眼睛的缺陷和矫正66

4.1.4眼睛的分辨率67

4.1.5眼睛的对准67

4.2放大镜67

4.2.1放大镜的视觉放大率67

4.2.2放大镜的光束限制和线视场68

4.3显微镜系统69

4.3.1显微镜的视觉放大率69

4.3.2显微镜的分辨率70

4.3.3显微镜的线视场70

4.3.4工作距离71

4.3.5显微镜的照明71

4.4望远镜系统72

4.4.1望远镜系统的结构72

4.4.2望远镜系统的分辨率及有效放大率73

4.4.3视场74

4.5例题解析75

习题79

第5章 物理光学基础81

5.1光波的电磁理论描述82

5.1.1光波的电磁特性82

5.1.2光波的波动方程85

5.1.3平面单色光波解85

5.1.4平面波的性质86

5.1.5球面波和柱面波87

5.1.6群速度和相速度88

5.2光的反射和折射的波动描述89

5.2.1光在两电介质分界面上的反射和折射89

5.2.2菲涅尔公式90

5.2.3反射波和透射波的性质92

5.3例题解析96

习题98

第6章 光波的干涉100

6.1光波干涉的条件101

6.1.1光波的叠加101

6.1.2光波的干涉条件102

6.2分波面干涉103

6.3影响双光束干涉条纹清晰度的因素106

6.3.1两相干光波的振幅比对条纹对比度的影响106

6.3.2光源宽度对条纹对比度的影响及空间相干性106

6.3.3光源的非单色性对条纹对比度的影响和时间相干性108

6.4分振幅双光束干涉109

6.4.1平行平板双光束等倾干涉110

6.4.2楔形平板双光束等厚干涉111

6.5典型双光束干涉系统及应用113

6.5.1迈克尔逊干涉仪113

6.5.2菲索干涉仪114

6.5.3泰曼-格林干涉仪115

6.5.4马赫-曾德干涉仪116

6.5.5傅里叶变换光谱仪117

6.6多光束干涉及应用117

6.6.1平行平板的多光束干涉117

6.6.2多光束干涉仪119

6.7例题解析121

习题124

第7章 光波的衍射128

7.1惠更斯—菲涅尔原理129

7.2基尔霍夫衍射理论与索末菲衍射理论130

7.3菲涅尔衍射和夫琅和费衍射131

7.4典型孔径的夫琅和费衍射133

7.5矩形孔径和单缝夫琅和费衍射134

7.6圆形孔径的夫琅和费衍射136

7.7多缝的夫琅和费衍射137

7.8衍射光栅140

7.8.1光栅的色散141

7.8.2光栅的光谱分辨本领141

7.8.3光栅的自由光谱范围142

7.9光学成像系统的分辨本领143

7.10菲涅尔衍射147

7.11干涉和衍射的区别和联系150

7.12例题解析150

习题154

第8章 光的偏振与晶体光学基础158

8.1偏振光概述159

8.1.1偏振光和自然光159

8.1.2从自然光获得偏振光的方法162

8.1.3马吕斯定律和消光比164

8.2晶体的双折射164

8.3双折射的电磁理论166

8.3.1晶体的各向异性与介电张量166

8.3.2单色平面波在晶体中的传播168

8.4晶体光学性质的图形表示172

8.4.1折射率椭球172

8.4.2折射率面和波矢面174

8.4.3法线面176

8.4.4光线面177

8.5平面光波在晶体表面的反射和折射178

8.5.1光在晶体表面的折射和反射定律178

8.5.2光在单轴晶体中传播方向的确定179

8.6晶体偏振器件182

8.6.1偏振棱镜182

8.6.2波片184

8.6.3补偿器186

8.7偏振的琼斯矢量表示187

8.7.1琼斯矢量187

8.7.2偏振态的琼斯矢量表示187

8.7.3偏振器件的琼斯矩阵表示189

8.8偏振光的干涉192

8.8.1平行光的偏光干涉192

8.8.2会聚偏振光的干涉195

8.9晶体的电光、磁光和声光效应及旋光性197

8.9.1电光效应197

8.9.2磁光效应205

8.9.3声光效应210

8.10例题解析215

习题223

第9章 傅里叶光学及全息术227

9.1平面波的复振幅分布和空间频率228

9.2透镜的傅里叶变换性质和成像性质230

9.2.1透镜的相位变换作用230

9.2.2透镜的傅里叶变换性质232

9.2.3透镜的成像性质235

9.3相干成像系统及相干传递函数236

9.4非相干成像系统及光学传递函数237

9.4.1非相干成像系统的光学传递函数（OTF）237

9.4.2衍射受限系统的OTF238

9.5阿贝成像理论与波特实验240

9.5.1阿贝成像理论240

9.5.2波特实验240

9.5.3空间频谱滤波系统242

9.5.4空间滤波的傅里叶分析243

9.5.5滤波器的种类及应用举例245

9.5.6空间滤波的应用246

9.6全息术247

9.6.1波前记录248

9.6.2波前再现249

9.7例题解析251

习题253

第10章 光的度量、吸收、散射和色散255

10.1辐射度量与光度量256

10.1.1辐射度量256

10.1.2光度量257

10.1.3光视效率259

10.1.4颜色与视觉260

10.2光的吸收262

10.2.1吸收定律262

10.2.2吸收光谱263

10.3光的色散264

10.4光的散射266

10.4.1瑞利散射267

10.4.2米氏散射267

10.4.3分子散射268

10.4.4拉曼散射269

10.5例题解析270

习题272