具体描述
《物理光学基础》共5章，第1章、第2章和第3章为经典的波动光学，主要阐述光传播过程表现出的光的干涉、衍射和偏振，以及应用；第4章为量子光学，主要讨论光与物质作用时表现出的量子特性；第5章为现代光学，主要介绍现代光学技术前沿及其应用。各章后均配备了思考题和习题，书末备有习题参考答案。讲授全书大约需要64学时。《物理光学基础》可作为高等院校物理专业和光电子专业的教材或参考书，也是教师备课时很好的参考书和优秀学生的辅助读物。
光之舞：光学世界的探索之旅 光，无处不在，却又神秘莫测。它是我们感知世界的基础，是科学研究的永恒主题，也是艺术创作的不竭灵感。本书并非一本枯燥的教科书，而是一次充满好奇与发现的光学探索之旅，旨在带领读者深入浅出地领略光学的迷人世界，从最基础的概念出发，逐步揭示光的本质、传播规律及其在我们日常生活和前沿科技中的广泛应用。 第一章：光，最初的印象 我们从最直观的感受开始。是什么让世界色彩斑斓？为什么我们会看到影子？光是如何传播的？这一章将引出光的粒子性和波动性的早期认识，介绍光在传播过程中遵循的一些基本原理，例如光的直线传播。我们将通过一些有趣的日常现象，如日食、月食、小孔成像等，来初步感受光的行为。同时，也会提及历史上先驱们对光的早期猜想，为接下来的深入探讨奠定基础。读者将在此章节建立对光的基本感性认知，激发进一步探索的兴趣。 第二章：光之几何：折射与反射的奥秘 当我们观察水中的筷子好像折断了，或者潜水员在水下看到的东西与实际位置不同时，我们就接触到了光的折射现象。这一章将深入探讨光的折射和反射定律。我们将详细讲解全反射的原理，并介绍其在光纤通信、望远镜等领域的关键应用。通过透镜的成像原理，我们将理解照相机、显微镜、人眼等光学仪器的基本工作方式。读者将能够理解光线如何通过介质界面发生变化，以及这些变化如何被巧妙地应用于各种工具和技术中。 第三章：光的波动性：干涉与衍射的精彩 如果光仅仅是粒子，那么它将如何解释肥皂泡上出现的彩虹般的光泽，或是狭缝中出现的明暗相间的条纹？这一章将聚焦于光的波动性。我们将详细阐述杨氏双缝干涉实验，这是证明光波动性的里程碑实验。通过解释相干性、光程差等概念，我们将理解不同颜色的光是如何相互干涉，产生明暗条纹的。随后，我们将探讨光的衍射现象，即光绕过障碍物或通过小孔后会发生弯曲的现象。我们将分析单缝衍射、圆孔衍射的图样，并探讨衍射光栅在光谱分析中的重要作用。这一章将让读者领略到光在微观世界中表现出的精妙波动行为。 第四章：光的偏振：方向的秘密 为什么戴上偏光太阳镜后，水面反光会减弱？为什么某些材质能够过滤掉一部分光？这一切都与光的偏振有关。本章将介绍光的偏振现象，解释横波的偏振特性。我们将详细讲解线偏振、圆偏振和椭圆偏振，并介绍产生偏振光的方法，如反射、散射和通过偏振片。偏振片的应用将贯穿本章，从液晶显示器的原理到3D电影的实现，再到生物显微镜中的偏振成像技术，都将一一呈现。读者将了解到光不仅有强度和频率，还有“方向”这一重要的属性，并且这个属性在现代科技中扮演着至关重要的角色。 第五章：光的色彩：感知与物理 色彩，是我们视觉中最丰富和最主观的体验。这一章将探讨光的色彩是如何产生以及我们如何感知它的。我们将区分单色光和复色光，介绍光源的颜色特性。我们将深入研究人眼对颜色的感知机制，解释视锥细胞的工作原理，并讨论色觉混合，如加色法和减色法。我们将探讨不同物体呈现不同颜色的原因，包括选择性吸收、漫反射等。此外，我们还将简要介绍光谱分析，以及它在物质成分鉴定、天文观测等领域的应用。读者将能够理解色彩的物理基础和生理感知之间的联系。 第六章：光与物质的相互作用：吸收、散射与发光 光与物质的每一次相遇，都会产生丰富的现象。本章将深入研究光在与物质相互作用时发生的各种过程。我们将详细介绍光的吸收，解释不同物质为何吸收不同波长的光，以及这种吸收如何影响我们看到的颜色。我们将探讨光的散射，从米氏散射到瑞利散射，解释天空为何呈现蓝色，夕阳为何是红色。我们将介绍荧光和磷光等发光机制，以及激光的基本原理。我们将了解光如何与电子、原子发生能量交换，从而产生我们今天所看到的各种奇妙的光学效应。 第七章：现代光学的疆界：前沿应用与未来展望 光学早已不是仅仅停留在基础理论的学科，它已经渗透到现代科技的方方面面，并不断突破着人类的认知边界。本章将目光投向现代光学的激动人心的前沿领域。我们将介绍全息技术，它如何通过记录和再现光的干涉图样来创造三维影像。我们将探讨光通信的飞速发展，以及光纤网络如何连接世界。我们将深入了解激光在工业加工、医疗诊断、科学研究等领域的广泛应用，例如精密切割、眼科手术、DNA测序等。此外，我们还将展望光学在量子信息、纳米技术、生物成像等新兴领域的未来发展，为读者勾勒出光学技术的无限可能。 结语：光，连接过去与未来的桥梁 从古人对光的朴素认知，到现代科学家对光的精妙操控，光学的发展史是一部人类智慧不断探索宇宙奥秘的壮丽史诗。本书旨在提供一个扎实的知识基础，激发读者对光学的持续好奇心。我们希望通过这次旅行，读者不仅能够理解光的物理本质，更能感受到光学在改变我们生活、推动科技进步方面所发挥的巨大力量。光，是连接物质世界与我们感官的桥梁，更是连接过去、现在与未来的不竭动力。愿本书能为您开启一扇通往光学奇妙世界的大门，让您在未来的探索中，继续感受光的魅力。
作者简介
目录信息
绪论
第1章 光的干涉
1.1 光源的发光机制 光的相干性
1.1.1 光源的发光机制
1.1.2 光的相干性
1.2 光程与光程差
1.2.1 基本概念
1.2.2 透镜的等光程性
1.2.3 额外光程差
1.3 分波阵面干涉
1.3.1 杨氏双缝干涉
1.3.2 劳埃德镜与半波损失的验证
1.3.3 干涉条纹的变动
1.4 条纹可见度
1.4.1 干涉图样的可见度
1.4.2 两相干光波强度不等的影响
1.4.3 光源大小的影响
1.4.4 光源非单色性的影响
1.5 分振幅干涉
1.5.1 等倾干涉
1.5.2 等厚干涉
1.5.3 牛顿环
1.6 迈克尔逊干涉仪
1.6.1 迈克尔逊干涉仪的构造
1.6.2 干涉图样
1.6.3 干涉条纹的位置和类型
1.7 多光束干涉
1.7.1 多光束干涉的光强分布公式
1.7.2 干涉图样的特点
1.7.3 法布里一珀罗干涉仪
本章提要
思考题
习题
第2章 光的衍射
2.1 光的衍射现象 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.1 光的衍射现象
2.1.2 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.3 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射
2.2 菲涅耳半波带法
2.2.1 菲涅耳半波带
2.2.2 合振幅的计算
2.3 菲涅耳衍射
2.3.1 菲涅耳圆孔衍射
2.3.2 菲涅耳圆盘衍射
2.3.3 菲涅耳波带片
2.4 夫琅和费单缝衍射
2.4.1 夫琅和费单缝衍射的实验装置
2.4.2 用菲涅耳半波带分析夫琅和费单缝衍射图样
2.4.3 单缝衍射条纹的光强计算
2.4.4 单缝衍射图样的特点
2.5 夫琅和费圆孔衍射光学仪器的分辨本领
2.5.1 夫琅和费圆孔衍射
2.5.2 光学仪器的分辨本领
2.6 光栅衍射
2.6.1 光栅
2.6.2 光栅衍射图样分析
2.6.3 光栅衍射的强度分布
2.6.4 光栅光谱与色散
2.6.5 光栅的分辨本领
2.6.6 闪耀光栅
2.6.7 干涉和衍射的区别与联系
2.7 晶体对x射线的衍射
2.7.1 x射线的衍射实验
2.7.2 布拉格公式
本章提要
思考题
习题
第3章 光的偏振
3.1 光的偏振态
3.1.1 光的偏振性
3.1.2 自然光
3.1.3 线偏振光
3.1.4 部分偏振光
3.1.5 椭圆偏振光圆偏振光
3.2 获得偏振光的方法
3.2.1 偏振片起偏
3.2.2 马吕斯定律
3.2.3 反射和折射起偏布儒斯特定律
3.3 晶体中的双折射
3.3.1 双折射现象
3.3.2 光轴主截面
3.3.3 o光和e光的强度
3.3.4 光在晶体中的传播规律
3.4 偏振棱镜波片
3.4.1 偏振棱镜
3.4.2 波片
3.4.3 光偏振态的检验
3.5 偏振光的干涉
3.5.1 偏振光的干涉
3.5.2 色偏振
3.5.3 偏振光的干涉图样
3.6 人造双折射
3.6.1 光弹性效应及其应用
3.6.2 电光效应及其应用
3.7 光的偏振态的矩阵表示——琼斯法
3.7.1 各种偏振光的琼斯矢量
3.7.2 用琼斯矢量处理偏振光的叠加与分解
3.7.3 偏振器件的琼斯矩阵
3.8 晶体中的旋光
3.8.1 旋光现象的规律
3.8.2 旋光现象的解释
本章提要
思考题
习题
第4章 光的量子性
4.1 黑体辐射普朗克的能量子假说
4.1.1 热辐射
4.1.2 黑体和黑体辐射的基本规律
4.1.3 经典物理学遇到的困难
4.1.4 普朗克的能量子假说黑体辐射公式
4.2 光电效应
4.2.1 光电效应的实验规律
4.2.2 光的经典波动理论的困难
4.3 光子与爱因斯坦方程
4.3.1 爱因斯坦光子理论
4.3.2 爱因斯坦方程
4.3.3 光电效应的应用
……
第5章 现代学及发展前沿
参考文献
· · · · · · (收起)
第1章 光的干涉
1.1 光源的发光机制 光的相干性
1.1.1 光源的发光机制
1.1.2 光的相干性
1.2 光程与光程差
1.2.1 基本概念
1.2.2 透镜的等光程性
1.2.3 额外光程差
1.3 分波阵面干涉
1.3.1 杨氏双缝干涉
1.3.2 劳埃德镜与半波损失的验证
1.3.3 干涉条纹的变动
1.4 条纹可见度
1.4.1 干涉图样的可见度
1.4.2 两相干光波强度不等的影响
1.4.3 光源大小的影响
1.4.4 光源非单色性的影响
1.5 分振幅干涉
1.5.1 等倾干涉
1.5.2 等厚干涉
1.5.3 牛顿环
1.6 迈克尔逊干涉仪
1.6.1 迈克尔逊干涉仪的构造
1.6.2 干涉图样
1.6.3 干涉条纹的位置和类型
1.7 多光束干涉
1.7.1 多光束干涉的光强分布公式
1.7.2 干涉图样的特点
1.7.3 法布里一珀罗干涉仪
本章提要
思考题
习题
第2章 光的衍射
2.1 光的衍射现象 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.1 光的衍射现象
2.1.2 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.3 菲涅耳衍射和夫琅和费衍射
2.2 菲涅耳半波带法
2.2.1 菲涅耳半波带
2.2.2 合振幅的计算
2.3 菲涅耳衍射
2.3.1 菲涅耳圆孔衍射
2.3.2 菲涅耳圆盘衍射
2.3.3 菲涅耳波带片
2.4 夫琅和费单缝衍射
2.4.1 夫琅和费单缝衍射的实验装置
2.4.2 用菲涅耳半波带分析夫琅和费单缝衍射图样
2.4.3 单缝衍射条纹的光强计算
2.4.4 单缝衍射图样的特点
2.5 夫琅和费圆孔衍射光学仪器的分辨本领
2.5.1 夫琅和费圆孔衍射
2.5.2 光学仪器的分辨本领
2.6 光栅衍射
2.6.1 光栅
2.6.2 光栅衍射图样分析
2.6.3 光栅衍射的强度分布
2.6.4 光栅光谱与色散
2.6.5 光栅的分辨本领
2.6.6 闪耀光栅
2.6.7 干涉和衍射的区别与联系
2.7 晶体对x射线的衍射
2.7.1 x射线的衍射实验
2.7.2 布拉格公式
本章提要
思考题
习题
第3章 光的偏振
3.1 光的偏振态
3.1.1 光的偏振性
3.1.2 自然光
3.1.3 线偏振光
3.1.4 部分偏振光
3.1.5 椭圆偏振光圆偏振光
3.2 获得偏振光的方法
3.2.1 偏振片起偏
3.2.2 马吕斯定律
3.2.3 反射和折射起偏布儒斯特定律
3.3 晶体中的双折射
3.3.1 双折射现象
3.3.2 光轴主截面
3.3.3 o光和e光的强度
3.3.4 光在晶体中的传播规律
3.4 偏振棱镜波片
3.4.1 偏振棱镜
3.4.2 波片
3.4.3 光偏振态的检验
3.5 偏振光的干涉
3.5.1 偏振光的干涉
3.5.2 色偏振
3.5.3 偏振光的干涉图样
3.6 人造双折射
3.6.1 光弹性效应及其应用
3.6.2 电光效应及其应用
3.7 光的偏振态的矩阵表示——琼斯法
3.7.1 各种偏振光的琼斯矢量
3.7.2 用琼斯矢量处理偏振光的叠加与分解
3.7.3 偏振器件的琼斯矩阵
3.8 晶体中的旋光
3.8.1 旋光现象的规律
3.8.2 旋光现象的解释
本章提要
思考题
习题
第4章 光的量子性
4.1 黑体辐射普朗克的能量子假说
4.1.1 热辐射
4.1.2 黑体和黑体辐射的基本规律
4.1.3 经典物理学遇到的困难
4.1.4 普朗克的能量子假说黑体辐射公式
4.2 光电效应
4.2.1 光电效应的实验规律
4.2.2 光的经典波动理论的困难
4.3 光子与爱因斯坦方程
4.3.1 爱因斯坦光子理论
4.3.2 爱因斯坦方程
4.3.3 光电效应的应用
……
第5章 现代学及发展前沿
参考文献
· · · · · · (收起)
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