本书以光的波动性为主要研究对象,从电磁波理论和傅里叶分析两个角度,研究光的传播、干涉、衍射、偏振性质,以及光的信息处理。在这些经典内容的编排上,力求结构合理、铺垫充分、线索清晰。除了基础内容外,还适当增加了光压、光子晶体、干涉条纹分析等,以反映科学研究和工程应用中的热点问题。
为方便读者学习,重要章节都安排了例题,配置了习题,书末附有部分习题答案。
本书可用做光学工程和光电信息类专业本科生教材,也可供非光学类专业研究生和科研人员参考。

第1章 光的电磁理论
1.1 电场与磁场
1.1.1 电荷和电场
1.1.2 电流和磁场
1.2 电磁感应与麦克斯韦方程组
1.2.1 电磁感应定律
1.2.2 位移电流
1.2.3 麦克斯韦方程组
1.3 介质的电磁性质
1.3.1 介质的极化
1.3.2 介质的磁化
1.3.3 介质中的麦克斯韦方程组
1.3.4 时谐电磁场及其复数形式
1.4 电磁场的边值关系
1.5 电磁场的能量
1.5.1 坡印廷定理
1.5.2 坡印廷矢量
1.6 电磁场的动量
1.6.1 电磁场的动量守恒定律
1.6.2 光压的应用
1.7 波动方程
习题
第2章 光波与介质的基本性质
2.1 平面波
2.1.1 平面波的表达
2.1.2 F面波的共轭
2.1.3 F面波的性质
2.2 球面波和柱面波
2.3 折射率
2.3.1 复折射率的产生
2.3.2 光的吸收
2.3.3 光的色散
2.4 平面波的叠加
2.4.1 两个同频率、同向传播光波的叠加
2.4.2 两个同频率、反向传播光波的叠加
2.4.3 两个不同频率、同向传播光波的叠加
2.4.4 两个振动方向互相垂直的光波的叠加
2.5 平面波在两介质界面上的反射和折射
2.5.1 折射定律和反射定律
2.5.2 菲涅耳公式
2.5.3 菲涅耳公式的图形表示
2.5.4 界面上光的能量关系
2.5.5 全反射
2.5.6 维纳实验
2.6 平面波在金属表面的反射和透射
2.7 电偶极子辐射
2.8 光散射
2.8.1 散射系数和散射截面
2.8.2 弹性散射
2.8.3 非弹性散射
2.9 光压的计算
习题
第3章 干涉
3.1 光的相干性
3.1.1 相干条件
3.1.2 杨氏实验
3.1.3 光源大小与条纹对比度
3.1.4 光源光谱与条纹对比度
3.1.5 两相干光波振幅比与条纹对比度
3.1.6 相干长度
3.1.7 时空相干性、互相干函数和复相干度
3.2 分波面干涉
3.3 分振幅双光束干涉
3.3.1 平行平板干涉
3.3.2 非平行板干涉
3.3.3 分振幅双光束干涉仪
3.4 分振幅多光束干涉
3.4.1 平行平板的多光束干涉
3.4.2 法布里-珀罗干涉仪
3.4.3 光学薄膜
3.4.4 平面波导
3.4.5 光子晶体
3.5 干涉条纹分析
3.5.1 条纹计数和相位解缠
3.5.2 外差干涉检测
3.5.3 相移干涉检测
3.5.4 动态干涉检测
习题
第4章 衍射
第5章 傅里叶光学
第6章 光的偏振性及应用
部分习题参考答案
附录A 场论
附录B 哈密顿算子
附录C 常用非初等函数
附录D 脉冲函数
附录E 卷积和相关
附录F 傅里叶级数
附录G 傅里叶变换
参考文献

第4章 衍射
4.5.4 夫琅和费衍射的性质
从典型孔径的衍射计算中,可以总结出衍射图样的基本性质,自觉运用这些性质,有助于复杂孔径衍射的分析。
(1)波面越受限制,衍射效果越明显。
矩孔和圆孔衍射的计算结果清楚表明,某一方向上衍射孔径越小,该方向上对光波波面的限制越强,这个方向上的衍射效应越显著,衍射光斑就越大。由此很容易推论椭圆孔径的衍射图样也是椭圆族,不过长、短轴与孔径相反。
(2)波长越长,衍射效果越明显。
**亮斑尺寸与波长λ成正比,因此,波长越长,越容易看出衍射图样。当λ《x。、λ《y。时,亮斑尺寸趋向于O,可忽略衍射效应,光线沿直线传播,这就是几何光学中令波长λ→O的结果。由于亮纹和暗点的位置与波长有关,可以推论,当白光照明孔径时,出现彩色衍射图样。
(3)孔径在原所在面内平移,不会引起光强变化,只增加一个反映平移量的相位因子。
(4)光源倾斜引起衍射图样平移。夫琅和费衍射中,照明孔径的正入射平面波可由图4.5.10中处于**位置的点光源S经过透镜产生。如果点光源沿x轴移动x。沿y轴移动ys,将产生倾斜入射平面波,衍射图样要相应移动。
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