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第一章 波动光学和光的二象性1

1.1 波动光学和光学1

1.2 对光本性的认识，波动光学的发展简史2

1.2.1 17世纪中叶以前：未涉及光本性的光学2

1.2.2 17世纪中叶至19世纪：光的微粒说和波动说4

1.2.3 20世纪：波粒二象性8

1.3 电磁波谱11

第二章 关于波动的基本知识13

2.1 波动及其分类13

2.1.1 振动与波动13

2.1.2 标量波与矢量波13

2.1.3 波的维数14

2.2 一维波14

2.2.1 波动微分方程和叠加原理14

2.2.2 一维简谐波16

2.2.3 简谐波的复数表示和矢量表示19

2.3 三维波21

2.3.1 波动微分方程21

2.3.2 平面波21

2.3.3 球面波25

2.3.4 柱面波30

2.4 复杂波的分解31

第三章 光的电磁理论36

3.1 麦克斯韦方程组36

3.1.1 电磁场36

3.1.2 麦克斯韦方程组的两种形式36

3.1.3 物质方程41

3.2 均匀、各向同性、透明、无源媒质中的电磁波42

3.2.1 麦克斯韦方程组的特殊形式42

3.2.2 电磁波的波动微分方程42

3.2.3 平面电磁波的性质43

3.3 电磁波在两个各向同性均匀透明媒质界面上的反射和折射47

3.3.1 边界条件47

3.3.2 折射和反射定律49

3.3.3 菲涅耳公式51

3.3.4 全反射59

3.4 金属中的电磁波和金属表面的折反射63

3.4.1 金属中的简谐平面波64

3.4.2 电磁波在金属表面的折反射66

第四章 光波叠加综述71

4.1 同频标量波的叠加71

4.1.1 两束同向传播平面波的叠加72

4.1.2 两束反向传播平面波的叠加——驻波73

4.1.3 两束任意方向平面波的叠加77

4.2 不同频率标量波的叠加81

4.2.1 拍频现象81

4.2.2 拍频现象的应用82

4.2.3 群速度87

4.3 同频率同向传播矢量波的叠加——光波的偏振态89

4.3.1 振动方向互相垂直的两束线偏振波的叠加89

4.3.2 同频同向传播矢量波的叠加93

4.3.3 偏振波的矩阵表示和叠加分解运算93

4.3.4 偏振光、自然光和部分偏振光98

第五章 单孔衍射100

5.1 衍射概述100

5.1.1 衍射现象100

5.1.2 衍射的研究内容和应用101

5.2 惠更斯－菲涅耳原理和基尔霍夫公式102

5.2.1 惠更斯假设和惠更斯作图法102

5.2.2 惠更斯－菲涅耳原理104

5.2.3 基尔霍夫公式105

5.3 基尔霍夫公式的化简和衍射区域的划分107

5.3.1 菲涅耳近似和夫琅和费近似107

5.3.2 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射109

5.3.3 对近似处理的一种解释110

5.4 夫琅和费衍射111

5.4.1 夫琅和费衍射的观察111

5.4.2 夫琅和费衍射公式和傅里叶变换112

5.4.3 单缝的夫琅和费衍射图形113

5.4.4 矩孔的夫琅和费衍射图形119

5.4.5 圆孔的夫琅和费衍射图形120

5.5 衍射图形与光波所受的限制之间的关系124

5.5.1 限制方向对衍射图形的影响124

5.5.2 限制程度对衍射图形的影响125

5.5.3 巴比内（Babinet）互补屏原理125

5.6 菲涅耳衍射126

5.6.1 菲涅耳衍射的观察和计算方法126

5.6.2 菲涅耳半波带法127

5.6.3 菲涅耳波带板133

5.6.4 菲涅耳积分法135

5.6.5 频谱分析方法141

5.7 衍射和傅里叶变换143

5.7.1 在有限距离观察夫琅和费衍射的方法143

5.7.2 光学模拟傅里叶变换144

5.7.3 光学模拟傅里叶变换的直观解释146

第六章 双光束干涉148

6.1 干涉概述148

6.1.1 干涉现象148

6.1.2 干涉的研究内容和应用149

6.1.3 干涉项、干涉条件和干涉装置150

6.2 双光束干涉的基本理论152

6.2.1 两束平面波的干涉，干涉图形的描述152

6.2.2 两束球面波的干涉156

6.3 分波面干涉装置160

6.3.1 杨氏实验160

6.3.2 菲涅耳型分波面干涉装置171

6.3.3 瑞利干涉仪174

6.4 分振幅干涉装置174

6.4.1 干涉条纹的定域性质和对光源扩展程度的限定175

6.4.2 平行平板的干涉，等倾条纹178

6.4.3 楔形板和薄膜的干涉，等厚条纹182

6.4.4 双臂式分振幅干涉仪191

6.5 光波的相干性198

6.5.1 光波相干性的描述，互相干函数198

6.5.2 光波的时间相干性203

6.5.3 准单色光波的干涉和衍射，空间相干性206

6.5.4 互相干函数的计算和干涉场的强度分布210

第七章 多光束干涉215

7.1 多光束干涉概述215

7.1.1 获得多相干光束的装置215

7.1.2 多光束干涉的特点216

7.2 分振幅多光束干涉装置218

7.2.1 法－珀干涉仪及条纹分布规律218

7.2.2 法－珀干涉仪的应用223

7.2.3 薄膜反射的多光束干涉226

7.3 分波面多光束干涉装置，衍射光栅232

7.3.1 衍射光栅的分类233

7.3.2 一维振幅光栅233

7.3.3 二维振幅光栅244

7.3.4 位相光栅247

7.3.5 三维光栅254

第八章 光的偏振和双折射现象256

8.1 双折射、偏振和各向异性256

8.1.1 直观的双折射现象256

8.1.2 光是横波256

8.1.3 媒质的各向异性256

8.1.4 光波传播过程中的其它各向异性表现257

8.2 光在晶体中的传播257

8.2.1 晶体内点光源产生的波面——光线面257

8.2.2 单轴晶体的光线面、光线轴和光轴258

8.2.3 单轴晶体中的平面电磁波，惠更斯作图法259

8.2.4 描述晶体光学性质的其它曲面266

8.2.5 双轴晶体中的电磁波270

8.2.6 二向色性273

8.2.7 旋光273

8.3 线偏振光的产生和检验，马吕定律278

8.3.1 线偏振光的产生278

8.3.2 线偏振光的检验283

8.4 椭圆偏振光的产生和检验285

8.4.1 椭圆偏振光的产生和描述285

8.4.2 晶片290

8.4.3 椭圆偏振光的检验296

8.5 偏振光干涉299

8.5.1 关于偏振光干涉的说明299

8.5.2 平行偏振光干涉301

8.5.3 会聚偏振光干涉304

8.6 人为双折射307

8.6.1 应力双折射——光弹性效应308

8.6.2 电致双折射——电光效应308

8.6.3 磁光效应312

8.7 斯托克斯参量和邦加球313

8.7.1 单色光的斯托克斯参量313

8.7.2 单色光偏振态的邦加球描述315

8.8 准单色光波的偏振态316

8.8.1 准单色平面波的相干矩阵和复相关因子317

8.8.2 准单色光波的叠加和分解，偏振度321

8.8.3 准单色光波的斯托克斯参量和邦加球表示324

第九章 全息术327

9.1 全息术概述327

9.1.1 摄影和全息摄影327

9.1.2 全息术的基本原理328

9.1.3 实现全息术的几个具体要求329

9.1.4 全息图的分类330

9.2 菲涅耳全息图330

9.2.1 菲涅耳共轴全息图330

9.2.2 菲涅耳离轴全息图332

9.2.3 全息术的一般特点334

9.2.4 再现象的位置和大小337

9.3 其它类型的全息图341

9.3.1 傅里叶变换全息图341

9.3.2 无透镜傅里叶变换全息图343

9.3.3 再现照明光波单色性对成象质量的影响，象全息图和彩虹全息图346

9.3.4 平面振幅全息图的衍射效率，平面位相全息图348

9.3.5 体积全息图350

9.4 计算机全息术353

9.4.1 概述353

9.4.2 多灰阶计算机全息图354

9.4.3 二元计算机全息图354

9.5 全息术应用简介357

9.5.1 全息摄影357

9.5.2 全息干涉计量357

9.5.3 全息光学元件360

9.5.4 光波变换器361

9.5.5 全息术的其它应用362

第十章 光学系统的频谱分析364

10.1 线性空间不变系统364

10.1.1 基本概念364

10.1.2 线性不变系统的空间域描述，卷积运算365

10.1.3 线性不变系统的频率域描述，传递函数369

10.2 光学系统的相干传递函数373

10.2.1 相干传递函数的定义和物理意义373

10.2.2 光瞳函数及其与相干传递函数的关系374

10.2.3 衍射和象差对成象质量的影响377

10.3 相干光学信息处理380

10.3.1 相衬显微镜381

10.3.2 4f滤波系统383

10.3.3 一种简单的滤波系统391

10.3.4 散斑干涉术391

10.4 光学传递函数395

10.4.1 光学传递函数的定义和物理意义395

10.4.2 光学传递函数和光瞳函数的关系398

10.4.3 光学传递函数应用举例404

参考书目409