基本介紹
- 中文名：光學（第6版）
- 作者：[印度]A.伽塔克（Ajoy Ghatak)
- 出版時間：2019年11月
- 出版社：清華大學出版社
- ISBN：9787302534235
- 定價：168 元
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是西方《光學》課程的經典教材之一。涵蓋了幾何光學，干涉、衍射、偏振等波動光學內容，為了使讀者更好地學好波動光學，作者還準備了振動與波、傅立葉變換、狄拉克函式作為波動光學的基礎，作為光學的套用，本書還將雷射與光纖光學作為光學的直接套用選入，為了讓讀者了解有關光學在近代物理中的作用，第5版引入了狹義相對論內容，第6版又將量子光學的部分內容選入，使讀者更好地理解光的量子特性。
圖書目錄
目 錄
第1章 光學史 1
第2章 光是什麼: 簡要發展史 12
2.1 引言 12
2.2 光的微粒模型 13
2.3 光的波動模型 15
2.4 麥克斯韋電磁波 18
2.5 與光波相聯繫的“位移”是什麼 20
2.6 偏振的概念 20
2.7 輻射的粒子性 20
2.8 波粒二象性 22
2.9 不確定原理 23
2.10 單縫衍射實驗 24
2.11 物質波的機率解釋 25
2.12 對干涉實驗的理解 27
2.13 分光束實驗 28
2.14 光子的偏振 30
習題 32
第一部分 幾何光學
第3章 費馬原理及其套用 35
3.1 引言 35
3.2 從費馬原理推導反射定律和折射定律 37
3.3 非均勻介質中的光線路徑 42
3.4 光線方程與它的解 48
小結 61
習題 61
第4章 光線經過球面的折射與反射 66
4.1 引言 66
4.2 在單一球面上的折射 67
光學(第6 版)
12
4.3 在單一球面上的反射 70
4.4 薄透鏡 71
4.5 透鏡的主焦點和焦距 72
4.6 牛頓公式 74
4.7 橫向放大率 74
4.8 球面的齊明點(不暈點) 76
4.9 笛卡兒卵形面 78
4.10 齊明點存在的幾何證明 78
4.11 正弦條件 79
小結 81
習題 82
第5章 傍軸光學的矩陣方法 84
5.1 引言 84
5.2 矩陣方法 86
5.3 主平面(單位面) 93
5.4 節平面 95
5.5 兩薄透鏡構成的系統 97
小結 100
習題 101
第6章 像差 102
6.1 引言 102
6.2 色差 103
6.3 單色像差 106
6.4 畸變 115
小結 116
習題 117
第二部分 振動與波動
第7章 簡諧振動、受迫振動和折射率的起源 121
7.1 引言 121
7.2 簡諧振動 121
7.3 阻尼簡諧振動 127
7.4 受迫振動 129
7.5 折射率的起源 132
7.6 瑞利散射 138
小結 139
13
習題 140
第8章 傅立葉級數及其套用 144
8.1 引言 144
8.2 彈撥弦上的橫向振動 147
8.3 傅立葉級數在研究受迫振動中的套用 150
8.4 傅立葉積分 151
小結 153
習題 153
第9章 狄拉克δ函式和傅立葉變換 155
9.1 引言 155
9.2 狄拉克δ函式的表示 155
9.3 狄拉克δ函式的積分表示 156
9.4 作為分布函式的δ函式 157
9.5 傅立葉積分定理 158
9.6 二維和三維傅立葉變換 161
小結 162
習題 163
第10章 群速度和脈衝色散 165
10.1 引言 165
10.2 群速度 165
10.3 波包的群速度 171
10.4 自相位調製 178
小結 181
習題 182
第11章 波的傳播和波動方程 185
11.1 引言 185
11.2 正弦波: 頻率和波長的概念 187
11.3 波的種類 189
11.4 波動的能量傳播 189
11.5 一維波動方程 191
11.6 拉緊弦的橫向波動 191
11.7 固體中的縱聲波 192
11.8 氣體中的縱波 194
11.9 一維波動方程的通解 196
小結 200
光學(第6 版)
14
習題 201
第12章 惠更斯原理及其套用 203
12.1 引言 203
12.2 惠更斯原理 203
12.3 光的直線傳播 205
12.4 套用惠更斯原理研究折射與反射 206
12.5 非均勻介質中的惠更斯原理 214
小結 214
習題 215
第三部分 乾 涉
第13章 波的疊加 219
13.1 引言 219
13.2 弦上駐波 220
13.3 在一根兩端固定的弦上的駐波 222
13.4 光駐波: 艾夫斯和維納實驗 223
13.5 兩個正弦波的疊加 224
13.6 研究正弦波疊加的圖解法 225
13.7 複數表示法 227
小結 227
習題 228
第14章 雙光束干涉: 波前分割法 229
14.1 引言 229
14.2 在水面上產生的干涉圖樣 230
14.3 相干性 234
14.4 光波的干涉 235
14.5 干涉圖樣 236
14.6 強度分布 238
14.7 菲涅耳雙面鏡裝置 244
14.8 菲涅耳雙稜鏡 245
14.9 白光干涉 246
14.10 條紋的位移 247
14.11 洛埃鏡裝置 248
14.12 反射時的相位變化 249
小結 250
15
習題 250
第15章 雙光束干涉: 振幅分割法 253
15.1 引言 254
15.2 平面波照射平行平面薄膜產生的干涉 254
15.3 餘弦律 256
15.4 消反射膜 257
15.5 增反射膜 263
15.6 周期性結構產生的反射 263
15.7 點光源照明平行平面薄膜產生的干涉 269
15.8 兩反射面不平行的薄膜產生的干涉 272
15.9 薄膜的顏色 276
15.10 牛頓環 277
15.11 邁克耳孫干涉儀 282
小結 285
習題 286
第16章 多光束干涉量度學 288
16.1 引言 288
16.2 平行平面薄膜上的多次反射 289
16.3 法布里-珀羅標準具 291
16.4 法布里-珀羅干涉儀 295
16.5 分辨本領 296
16.6 陸末-格爾克板 300
16.7 干涉濾光片 301
小結 302
習題 302
第17章 相干性 304
17.1 引言 304
17.2 光源的線寬 308
17.3 空間相干性 309
17.4 邁克耳孫測星干涉儀 311
17.5 光學拍 313
17.6 相干時間和光源線寬的傅立葉分析 316
17.7 復相干度和楊氏雙孔實驗中的條紋可見度 318
17.8 傅立葉變換光譜學 320
小結 327
習題 328
光學(第6 版)
16
第四部分 衍 射
第18章 夫琅禾費衍射: Ⅰ 331
18.1 引言 331
18.2 單縫衍射圖樣 333
18.3 圓孔衍射 338
18.4 雷射束的定向性 341
18.5 分辨極限 347
18.6 雙縫的夫琅禾費衍射圖樣 351
18.7 多縫的夫琅禾費衍射圖樣 355
18.8 衍射光柵 358
18.9 斜入射 363
18.10 X射線衍射 364
18.11 自聚焦現象 368
小結 371
習題 372
第19章 夫琅禾費衍射Ⅱ和傅立葉光學 375
19.1 引言 375
19.2 菲涅耳衍射積分 375
19.3 均勻振幅和相位分布 377
19.4 夫琅禾費近似 378
19.5 長狹縫的夫琅禾費衍射 379
19.6 矩形孔的夫琅禾費衍射 380
19.7 圓孔的夫琅禾費衍射 381
19.8 全同孔陣列 383
19.9 空間濾波 385
19.10 薄透鏡的傅立葉變換性質 388
小結 391
習題 392
第20章 菲涅耳衍射 393
20.1 引言 393
20.2 菲涅耳半波帶法 394
20.3 波帶片 398
20.4 處理菲涅耳衍射更嚴謹的方法 400
20.5 高斯光束的傳播 402
20.6 直邊衍射 404
17
20.7 平面波經長狹縫的菲涅耳衍射以及向夫琅禾費衍射的過渡 409
小結 412
習題 414
第21章 全息術 417
21.1 引言 418
21.2 全息術基本理論 419
21.3 全息術的要求 424
21.4 全息術的一些套用 424
小結 427
習題 427
第五部分 光的電磁特性
第22章 偏振與雙折射 431
22.1 引言 432
22.2 馬呂斯定律 435
22.3 偏振光的產生 436
22.4 兩個矢量波動的疊加 440
22.5 雙折射現象 446
22.6 偏振光干涉: 四分之一波片與二分之一波片 451
22.7 偏振光的分析 454
22.8 光學旋光 455
22.9 光束在橢圓芯單模光纖中傳輸時偏振態的變化 457
22.10 沃拉斯頓稜鏡 459
22.11 羅雄稜鏡 461
22.12 各向異性介質中平面電磁波的傳播 461
22.13 射線速度與射線折射率 466
22.14 瓊斯運算法 469
22.15 法拉第旋光 476
22.16 光學旋光現象的理論解釋 479
22.17 法拉第旋光現象的理論解釋 481
習題 483
第23章 電磁波 488
23.1 引言 488
23.2 麥克斯韋方程組 489
23.3 電介質中的平面波 490
23.4 電介質中的三維波動方程 495
光學(第6 版)
18
23.5 坡印亭矢量 497
23.6 電磁波的能量密度和強度 500
23.7 電磁波在吸收介質中的傳播 502
23.8 電磁波在導電介質中的傳播 503
23.9 輻射壓強 505
23.10 連續性條件 507
23.11 麥克斯韋方程組的物理意義 509
小結 511
習題 512
第24章 電磁波的反射與折射 514
24.1 引言 514
24.2 兩介質分界面上的反射和折射 514
24.3 正入射情況 516
24.4 斜入射: E 矢量平行於入射面 523
24.5 反射起偏: 布儒斯特定律 526
24.6 全內反射和隱失波 527
24.7 斜入射: E 矢量垂直於入射面 529
24.8 反射率和透射率 532
24.9 隱失波的坡印亭矢量計算 534
24.10 電介質薄膜上的反射 539
小結 541
習題 542
第六部分 光 子
第25章 輻射的粒子性 547
25.1 引言 548
25.2 光電效應 549
25.3 康普頓效應 553
25.4 光子的角動量 557
25.5 光鑷效應 559
小結 561
習題 561
第26章 光子的量子性與光子糾纏 563
26.1 引言 563
26.2 利用強度分束器的光子實驗 563
26.3 利用偏振片的光子實驗 564
19
26.4 利用偏振分束器的光子實驗 565
26.5 波粒二象性 567
26.6 薛丁格方程 568
26.7 一維自由粒子 569
26.8 電子的單縫衍射 574
26.9 電子的雙縫干涉 575
小結 583
習題 583
第七部分 雷射與光纖光學
第27章 雷射導論 589
27.1 引言 590
27.2 光纖雷射器 597
27.3 紅寶石雷射器 600
27.4 氦氖雷射器 602
27.5 光學諧振腔 604
27.6 愛因斯坦係數和光放大 610
27.7 線型函式 618
27.8 紅寶石雷射器的典型參數 620
27.9 雷射束的單色性 621
27.10 拉曼放大和拉曼雷射器 622
小結 627
習題 628
第28章 光纖光學Ⅰ: 基於射線光學的基本概念 630
28.1 引言 631
28.2 一些歷史評述 632
28.3 全反射 635
28.4 光纖 636
28.5 為什麼是玻璃纖維 639
28.6 相干光纖束 640
28.7 數值孔徑 641
28.8 光纖的損耗 642
28.9 多模光纖 645
28.10 多模光纖中的脈衝色散 647
28.11 色散和最大比特率的關係 651
28.12 折射率冪率分布的多模光纖模間色散的通用表示 653
光學(第6 版)
20
28.13 塑膠光纖 654
28.14 光纖感測器 654
習題 658
第29章 光纖光學Ⅱ: 波導的基本理論與模式的概念 661
29.1 引言 661
29.2 對稱平板階躍波導的TE模式 662
29.3 理解模式的物理意義 668
29.4 對稱階躍型平板波導的TM 模式 670
29.5 折射率分布為拋物線型的平板波導中的TE模式 671
29.6 波導理論和量子力學的類比 673
習題 676
第30章 光纖光學Ⅲ: 單模光纖 678
30.1 引言 678
30.2 基本方程 678
30.3 階躍折射率光纖中的導模 681
30.4 單模光纖 685
30.5 單模光纖中的脈衝色散 688
30.6 色散補償光纖 691
30.7 近期的光纖通信系統 694
習題 696
第八部分 狹義相對論
第31章 狹義相對論Ⅰ: 時間膨脹和長度收縮 701
31.1 引言 701
31.2 運動觀察者觀測到的光速 703
31.3 時間的膨脹 703
31.4 μ介子實驗 705
31.5 長度的收縮 707
31.6 以長度收縮的角度理解μ介子實驗 708
31.7 運動列車的長度收縮 709
31.8 兩事件的同時性 710
31.9 雙生子佯謬 711
31.10 邁克耳孫-莫雷實驗 714
31.11 簡要的歷史評述 717
21
習題 718
第32章 狹義相對論Ⅱ: 質能關係 720
32.1 引言 720
32.2 質能關係 720
32.3 都卜勒頻移 724
習題 726
第33章 狹義相對論Ⅲ: 洛倫茲變換 727
33.1 引言 727
33.2 洛倫茲變換 727
33.3 速度變換(速度相加規則) 730
33.4 動量矢量分量的變換規則 732
33.5 縱向和橫向的都卜勒頻移 733
習題 734
參考文獻與推薦讀物 735
附錄A 伽馬函式和與高斯函式相關的積分 744
附錄B 關於積分∫∞
-∞
singx
x dx 746
附錄C 光纖布拉格光柵的反射率 747
附錄D 高斯光束的衍射 749
附錄E 衍射積分公式的簡單推導 751
附錄F 薛丁格方程的啟發性推導以及方程的解 753
附錄G 平板波導中的TE模式與TM 模式 755
附錄H 拋物線型折射率波導中的模式解 757
