光學教程（第2版）

《光學教程（第2版）》是2011年9月清華大學出版社出版的圖書，作者是葉玉堂。本書為光電子、電子科學與技術及光學工程等專業本科生的專業基礎教材，也可作為有關專業師生和科技人員的參考書。

基本介紹

• 書名：光學教程（第2版） 
• 作者：葉玉堂 
• ISBN：9787302262701 
• 定價：52元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2011年9月 

內容簡介

本書以物理光學和套用光學為主體內容。第1～3章為套用光學部分，介紹了幾何光學基礎知識和光在光學系統中的傳播和成像特性，還討論了雷射存儲等新型光學系統；第4～8章為物理光學部分，討論了光在各向同性介質和各向異性介質中的傳播規律，以及光的干涉、衍射、偏振特性及光與物質的相互作用，同時，還介紹了密集波分復用技術、雙光子吸收、拉曼放大、光學孤子、光子晶體、紅外顯微鏡、掃描隧道顯微鏡、相襯顯微鏡和磁光克爾效應等相關領域的套用和進展；第9章專門介紹航天光學遙感、自適應光學、紅外與微光成像、光學信息處理、光纖雷射器、有機電致發光、太陽能電池等光學新技術。

本書為光電子、電子科學與技術及光學工程等專業本科生的專業基礎教材，也可作為有關專業師生和科技人員的參考書。

圖書目錄

第一篇套用光學

第1章幾何光學基礎3

1.1幾何光學的基本定律3

1.1.1發光點、光線和光束3

1.1.2幾何光學的基本定律4

1.1.3全反射5

1.1.4費馬原理6

1.2物像基本概念7

1.2.1光學系統與完善像概念7

1.2.2物和像的概念7

1.3球面與球面系統8

1.3.1符號規則8

1.3.2單個折射球面的光路計算9

1.3.3單個折射球面近軸光線的光路計算11

1.3.4物平面以細光束經折射球面的成像13

1.3.5球面反射鏡15

1.3.6共軸球面系統16

1.3.7薄透鏡18

1.4平面與平面系統20

1.4.1平面反射鏡20

1.4.2平行平板23

1.4.3反射稜鏡24

1.4.4折射稜鏡28

1.4.5光楔29

1.5光學材料30

例題32

習題34

第2章理想光學系統與實際光學系統36

2.1理想光學系統的基本特性、基點和基面36

2.1.1理想光學系統的基本特性36

2.1.2理想光學系統的基點和基面37

2.2理想光學系統的物像關係38

2.2.1圖解法求像38

2.2.2解析法求像39

2.3理想光學系統的放大率41

2.3.1放大率41

2.3.2節點和節平面42

2.3.3用平行光管測定焦距的原理43

2.4理想光學系統的組合44

2.4.1雙光組組合44

2.4.2多光組組合47

2.5球面與球面系統的基點和基面48

2.5.1單個折射球面的主點48

2.5.2單透鏡的基點與基面49

2.5.3薄透鏡和薄透鏡組52

2.6矩陣運算在幾何光學中的套用52

2.6.1近軸光的矩陣表示53

2.6.2物像矩陣54

2.6.3用高斯常數表示系統的基點位置和焦距55

2.6.4薄透鏡系統的矩陣運算57

2.7實際光學系統中的光束限制58

2.7.1光闌及其作用58

2.7.2孔徑光闌、入射光瞳和出射光瞳59

2.7.3視場光闌61

2.7.4漸暈光闌、入射窗和出射窗61

2.7.5光學系統的景深63

2.7.6遠心光路65

2.8像差67

2.8.1幾何像差67

2.8.2波像差波像差73

例題74

習題77

第3章光學儀器的基本原理79

3.1眼睛79

3.1.1眼睛的結構79

3.1.2眼睛的調節80

3.1.3眼睛的缺陷和矯正81

3.1.4眼睛的解析度82

3.2放大鏡82

3.2.1放大鏡的放大率83

3.2.2放大鏡的光束限制和視場84

3.3顯微鏡85

3.3.1顯微鏡的成像原理85

3.3.2顯微鏡中的光束限制86

3.3.3顯微鏡的解析度和有效放大率88

3.3.4顯微物鏡89

3.4望遠鏡90

3.4.1望遠鏡的一般特性90

3.4.2望遠物鏡92

3.4.3望遠鏡目鏡94

3.4.4望遠系統外形尺寸的計算96

3.5攝影系統97

3.5.1攝影物鏡的光學特性97

3.5.2攝影物鏡的景深99

3.5.3攝影物鏡的類型99

3.6現代光學系統100

3.6.1雷射光學系統101

3.6.2傅立葉變換光學系統105

3.6.3線性成像物鏡107

3.6.4雷射光碟光學系統110

習題114

第二篇物理光學

第4章光的電磁理論117

4.1電磁波譜電磁場基本方程117

4.1.1電磁波譜117

4.1.2電磁場基本方程118

4.2光波在各向同性介質中的傳播121

4.2.1波動方程121

4.2.2時諧均勻平面波122

4.3光波的偏振特性128

4.3.1光波的偏振態128

4.3.2橢圓偏振光、線偏振光和圓偏振光130

4.4光波在介質界面上的反射和折射132

4.4.1反射定律、折射定律132

4.4.2菲涅耳公式133

4.4.3反射率和透射率137

4.4.4全反射與臨界角140

4.5光波場的頻率譜143

4.5.1光波場的時間頻率譜144

4.5.2光波場的空間頻率譜148

4.6球面光波與柱面光波150

4.6.1球面光波150

4.6.2柱面光波151

例題152

習題154

第5章光的干涉157

5.1光干涉的條件157

5.1.1光的干涉現象157

5.1.2光干涉的條件158

5.1.3從普通光源獲得相干光的方法161

5.2雙光束干涉162

5.2.1分波面雙光束干涉162

5.2.2分振幅雙光束干涉165

5.3多光束干涉171

5.3.1平行平板的多光束干涉171

5.3.2多光束干涉條紋的特性173

5.4光學薄膜176

5.4.1單層光學薄膜177

5.4.2多層光學薄膜179

5.4.3光學薄膜的套用182

5.4.4高反射率的測量185

5.4.5周期性介質與光子晶體186

5.5典型的干涉儀及其套用188

5.5.1邁克耳孫干涉儀188

5.5.2馬赫-曾德爾干涉儀189

5.5.3法布里-珀羅干涉儀190

5.6光的相干性194

5.6.1光的空間相干性195

5.6.2光的時間相干性198

例題201

習題203

第6章光的衍射208

6.1衍射的基本原理208

6.1.1光的衍射現象208

6.1.2惠更斯-菲涅耳原理209

6.1.3基爾霍夫衍射公式210

6.1.4衍射的巴比涅原理213

6.2夫琅禾費衍射214

6.2.1夫琅禾費衍射裝置214

6.2.2矩孔衍射214

6.2.3單縫衍射217

6.2.4圓孔衍射218

6.3光學成像系統的衍射和分辨本領221

6.3.1在像面觀察的夫琅禾費衍射221

6.3.2成像系統的解析度222

6.4夫琅禾費多縫衍射232

6.4.1強度分布公式232

6.4.2多縫衍射的特點與圖樣233

6.5衍射光柵236

6.5.1光柵的分光性能237

6.5.2閃耀光柵240

6.5.3波導光柵241

6.6菲涅耳衍射244

6.6.1菲涅耳波帶法及圓孔、圓屏菲涅耳衍射244

6.6.2菲涅耳波帶片247

6.6.3菲涅耳直邊衍射251

6.7全息術255

6.7.1全息術的原理255

6.7.2全息術的特點256

6.7.3全息術的套用257

例題260

習題262

第7章光在各向異性介質中的傳播265

7.1介電張量265

7.1.1各向異性介質的介電張量265

7.1.2介電張量的對稱性267

7.2單色平面波在晶體中的傳播269

7.2.1相速度和光線速度269

7.2.2菲涅耳方程270

7.3單軸晶體和雙軸晶體的光學性質272

7.3.1晶體的光學分類272

7.3.2光在各向同性介質中的傳播274

7.3.3光在單軸晶體中的傳播274

7.3.4光在雙軸晶體中的傳播277

7.4晶體光學性質的圖形表示278

7.4.1折射率橢球278

7.4.2折射率曲面和波矢曲面282

7.5平面波在晶體表面的反射和折射285

7.5.1光在晶體界面上的雙反射和雙折射285

7.5.2光在晶體界面上的全反射286

7.5.3斯涅耳作圖法287

7.6晶體光學器件289

7.6.1偏振器289

7.6.2波片294

7.6.3補償器297

7.7偏振光和偏振器件的矩陣表示298

7.7.1偏振光的矩陣表示298

7.7.2正交偏振300

7.7.3偏振器件的矩陣表示301

7.7.4瓊斯矩陣的本徵矢量304

7.8偏振光的干涉304

7.8.1平行偏振光的干涉305

7.8.2會聚光的偏光干涉307

7.9電光效應309

7.9.1克爾效應和泡克爾效應309

7.9.2電光張量310

7.9.3KDP晶體的泡克爾效應311

7.9.4電光效應的套用315

7.10聲光效應320

7.10.1聲光衍射320

7.10.2拉曼-奈斯聲光衍射321

7.10.3布拉格衍射322

7.10.4聲光效應的套用323

7.11磁光效應325

7.11.1自然旋光現象的觀察和規律325

7.11.2旋光現象的解釋327

7.11.3磁致旋光效應329

例題335

習題339

第8章光的吸收、色散和散射342

8.1光與物質相互作用的經典理論342

8.1.1經典理論的基本方程343

8.1.2介質的復折射率343

8.2光的吸收346

8.2.1光吸收定律346

8.2.2一般吸收與選擇吸收347

8.2.3吸收光譜349

8.2.4雙/多光子吸收與場致吸收350

8.3光的色散352

8.3.1正常色散與反常色散353

8.3.2光孤子354

8.4光的散射355

8.4.1線性散射356

8.4.2非線性散射363

例題367

習題368

第9章現代光學技術簡介369

9.1航天光學遙感369

9.1.1航天光學遙感技術的基本概念369

9.1.2航天光學遙感設備的光學系統371

9.1.3航天光學遙感的發展373

9.1.4航天光學遙感的發展趨勢375

9.2自適應光學377

9.2.1自適應光學的概念377

9.2.2大氣湍流的特徵參數、畸變波前的澤爾尼克多項式描述378

9.2.3自適應光學系統的組成和工作原理379

9.2.4自適應光學技術套用舉例383

9.2.5自適應光學技術的研究進展388

9.3紅外與微光成像技術389

9.3.1紅外與微光成像的基本概念389

9.3.2紅外熱成像技術389

9.3.3微光成像技術393

9.3.4我國在光電子成像技術方面的研究399

9.4光學信息處理技術400

9.4.1光學信息處理的基本原理400

9.4.2光學信息處理的套用舉例403

9.4.3空間光調製器406

9.4.4小結408

9.5光纖雷射器408

9.5.1光纖雷射器的起源、特點和分類408

9.5.2光纖雷射器的結構411

9.5.3光纖雷射器的研究進展417

9.5.4光纖雷射器的套用426

9.6有機電致發光429

9.6.1有機電致發光的基本概念和工作原理429

9.6.2有機電致發光器件的結構、材料及製備工藝431

9.6.3有機電致發光技術的研究進展與套用436

9.7太陽能光伏電池438

9.7.1開發太陽能的意義438

9.7.2太陽能光伏電池的基本原理439

9.7.3太陽能光伏電池的分類441

9.7.4太陽能光伏電池的研究進展和發展趨勢443

9.7.5太陽能光伏電池的套用及市場前景445

習題答案450

主題索引456

參考文獻460