物理光學(范希智編撰圖書)

《物理光學》是2016年10月1日出版的圖書，作者是范希智。

基本介紹

• 中文名：物理光學
• 概念：研究光的學科 

內容簡介

光學中研究光的屬性和光在媒質中傳播時各種性質的學科。以光是一種波動為基礎的物理光學，稱為波動光學;以光是一種粒子為基礎的物理光學，稱為量子光學。本書以光的波動性為主要研究對象，從電磁波理論和傅立葉分析兩個角度，研究光的傳播、干涉、衍射、偏振性質，以及光的信息處理。在這些經典內容的編排上，力求結構合理、鋪墊充分、線索清晰。除了基礎內容外，還適當增加了光壓、光子晶體、干涉條紋分析等，以反映科學研究和工程套用中的熱點問題。

全新編著的經典課程教材，入選教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材，配套實驗指導與完整教學課件（PPT）！

出版信息

作者：范希智
定價：49.80元
印次：1-1
ISBN：9787302439790
出版日期：2016年10月1日
印刷日期：2016.09.06

編輯推薦

在總結十餘年教學經驗，參閱大量國內外同類教材的基礎上，從波粒二象性的角度出發，首先闡述了光的波動性的相關現象、概念、規律和基本處理方法，包括光的電磁波本性、光的反射、折射、光波的疊加和分解、光波的干涉和衍射等知識；然後介紹光的粒子性的相關知識，如光的量子現象、光的發射和吸收的規律及雷射的基礎知識，使學生建立起“光場”“光波”與“光子”的概念及關聯，學會採用傅立葉變換等分析光學現象的方法。力爭從科學前沿的高度，培養學生邏輯思維和創新思維能力，提高分析與解決光學領域中的實際問題的能力。

1. 易教易學 在系統闡述理論知識的基礎上，兼顧內容的可讀性，對理論公式進行了詳盡的數學推導，並明確指出了公式的物理含義。

2. 邏輯清晰 注重知識內容的連貫性，充分考慮了先修課程與後續課程的銜接。

3. 認知規律 內容編排遵循認知規律，將複雜問題簡單化，突顯數學為工具的特性。

4. 層次分明 從“光波”出發，講述體現光的波動性的反射、折射、疊加、干涉和衍射等問題；從“光子”出發，講述光的量子性、光的發射和吸收的量子過程以及雷射的基礎知識。對這兩個方面的論述，由淺入深，循序漸進，前後呼應。

5. 前沿歷史 除了論述基本知識之外，書中還介紹了物理光學學科發展的前沿技術及名人典故，以啟迪創新思想，激發學習興趣。

教學資源如下：

1. 教學課件 本書配套教學課件（PPT）可到清華大學出版社網站本書頁面下載。

2. 實驗指導 本書配套《光學實驗教程》（范希智等編著，清華大學出版社出版)。

本書從光是可見的電磁波、具有波粒二象性的角度出發，講述了物理光學的基本概念、原理、主要現象及套用。全書內容共6章，第1~5章主要闡述光的波動性的相關知識，包括光的電磁波本性、光的反射、折射、光波的疊加和分解、光波的干涉和衍射等方面的知識，涉及光的電磁波理論、典型光波、光的相速度、橫波性、偏振性、坡印亭定律、光強、光照度、光的折射和反射定律、菲涅耳公式、全反射、光的吸收、散射和光在媒質中的色散； 雙折射、光軸、晶體的光學分類、k和S的分離、光線速度、光線折射率、菲涅耳方程、折射率橢球、折射率曲面(波矢面)、菲涅耳橢球、射線曲面、晶體表面光反射和折射； 光行波、光駐波、橢圓(圓)偏振光等光疊加後光場的特性、偏振光的產生和檢驗、偏振元器件、拍頻光波、群速度和光波的傅立葉分析

目錄

第1章光的電磁理論

1.1麥克斯韋電磁場理論與電磁光波

1.1.1麥克斯韋方程組

1.1.2物質方程

1.1.3電磁場波動性

1.1.4電磁波譜和折射率

1.1.5光的色散

1.1.6邊值關係

1.2典型光波

1.2.1平面光波

1.2.2球面光波

1.2.3柱面光波

1.2.4高斯光波

1.3平面光波的性質及相關知識

1.3.1簡諧平面電磁波的性質

1.3.2坡印亭矢量和坡印亭定律

1.3.3光強I

1.3.4輻照度L

1.4折射和反射定律、菲涅耳公式

1.4.1折射和反射定律

1.4.2菲涅耳公式

1.4.3根據菲涅耳公式討論反射波和透射波的性質

1.5全反射

1.5.1臨界角θc之下

1.5.2臨界角θc之上

1.6金屬中的光波和金屬表面的折反射

1.6.1良導體的條件、電導率σ不等於零時的波動方程

1.6.2金屬中的簡諧平面光波

1.6.3電磁波在金屬表面的折、反射

1.7光的吸收和散射

1.7.1光的吸收

1.7.2光的散射

名人簡介： 麥克斯韋

名人簡介： 菲涅耳

例題

思考題與習題

第2章光波在各向異性光學媒質中的傳播

2.1晶體媒質的雙折射和各向異性

2.1.1雙折射

2.1.2光是橫波的證明

2.1.3媒質的各向異性

2.1.4張量的基礎知識

2.1.5晶體的介電張量

2.2理想單色...

2.2.1單色線偏振平面光波的振動方向

2.2.2波法線菲涅耳方程

2.2.3單軸晶體的雙折射的再討論

2.2.4單軸晶體中尋常光和非常光的振動方向

2.2.5雙軸晶體的雙折射的討論

2.2.6光線菲涅耳方程

2.3光在晶體中傳播的幾何方法描述

2.3.1折射率橢球(光率體)

2.3.2折射率曲面和波矢曲面

2.3.3菲涅耳橢球

2.3.4射線曲面

2.4平面光波在晶體界面上的反射和折射

2.4.1反射和折射定律

2.4.2光在晶體界面上反射和折射方向的幾何作圖法描述

2.5感生雙折射

2.5.1應力雙折射——光彈性效應

2.5.2電致雙折射——電光效應

2.5.3磁光效應

例題

思考題與習題

第3章光波的疊加和分析

3.1波的獨立傳播和疊加原理

3.1.1標量波和矢量波

3.1.2波的獨立傳播原理

3.1.3光波的疊加原理和線性媒質

3.2兩束同頻振動方向平行的標量波的疊加

3.2.1同向傳播的平面光波的疊加

3.2.2同向傳播的平面光波的疊加——駐波及其實驗

3.2.3任意方向傳播的平面光波的疊加

3.3兩束同頻振動方向垂直的標量波的疊加

3.3.1橢圓偏振光的產生

3.3.2偏振態的表示法

3.4偏振光的產生和檢測、偏振元器件及其瓊斯矩陣

3.4.1線偏振光的產生

3.4.2線偏振光的檢驗

3.4.3橢圓(圓)偏振光的產生

3.4.4橢圓(圓)偏振光的檢驗

3.4.5偏振器件的瓊斯矩陣表示

3.5不同頻率的兩個平面單色波的疊加

3.5.1拍頻現象

3.5.2拍頻現象的套用

3.5.3群速度

3.6光波的分析

3.6.1周期性光波的分析

3.6.2波群的分析

3.6.3光波的傅立葉分析

3.7旋光線偏振光的分解

3.7.1自然旋光

3.7.2人工旋光

名人簡介：李普曼

名人簡介：阿喇果

例題

思考題與習題

第4章光的干涉

4.1兩束單色光的干涉

4.1.1概述

4.1.2兩束平面光波的干涉

4.1.3兩束球面光波的干涉

4.2楊氏分波面干涉

4.2.1楊氏干涉

4.2.2楊氏干涉的改良——菲涅耳型干涉

4.2.3瑞利干涉儀

4.3分振幅雙光束干涉

4.3.1定域性

4.3.2平行平板產生的干涉——等傾干涉及其套用

4.3.3楔形平板產生的干涉——等厚干涉及其套用

4.3.4雙臂式分振幅干涉裝置

4.4多光束干涉

4.4.1平行平板產生的多光束干涉

4.4.2法布里珀羅干涉儀及其套用

4.5光學薄膜干涉

4.5.1單層膜的分光特性

4.5.2多層膜分光特性的遞推法計算

4.6光波的相干性

4.6.1時間相干性

4.6.2空間相干性

4.6.3麥可遜天體干涉儀

4.7偏振光的干涉

4.7.1平行偏振光的干涉

4.7.2會聚光的偏光干涉

名人簡介：托馬斯·楊

名人簡介：麥可遜

名人簡介：法布里

例題

思考題與習題

第5章光的衍射

5.1光衍射基本理論

5.1.1惠更斯菲涅耳原理

5.1.2菲涅耳基爾霍夫衍射公式

5.1.3菲涅耳基爾霍夫衍射公式近似

5.2菲涅耳衍射

5.2.1菲涅耳半波帶法

5.2.2菲涅耳波帶板

5.2.3菲涅耳積分法

5.2.4菲涅耳衍射與分數傅立葉變換

5.3夫琅和費衍射

5.3.1衍射的觀察

5.3.2夫琅和費衍射的傅立葉變換處理

5.3.3單縫的夫琅和費衍射

5.3.4直邊的夫琅和費衍射

5.3.5矩孔的夫琅和費衍射

5.3.6矩孔二值位相物體的衍射

5.3.7圓孔的夫琅和費衍射

4.3.8夫琅和費衍射中的Babinet互補規律

5.3.9隨機顆粒的夫琅和費衍射

5.3.10衍射圖形與光波所受的限制之間的關係

5.4多縫夫琅和費衍射及衍射光柵

5.4.1雙縫夫琅和費衍射

5.4.2多縫夫琅和費衍射

5.4.3衍射光柵

5.5幾種光柵

5.6嚴格耦合波分析方法

名人簡介：惠更斯

名人簡介：夫琅和費

例題

思考題與習題

第6章光的量子性

6.1早期光量子現象及其解釋

6.1.1黑體輻射

6.1.2光電效應和光壓

6.1.3康普頓效應

6.1.4光的波粒二象性和物質波

6.2原子激發與發光的量子處理

6.2.1原子的有核結構

6.2.2氫原子光譜和經典理論的困難

6.2.3玻爾的量子理論及其對相關疑難的解釋

6.2.4原子的光發射與吸收的半量子半經典理論

6.2.5原子光譜線的展寬

6.3雷射中的量子過程和典型雷射器

6.3.1雷射的基本原理

6.3.2雷射的特性

6.3.3典型雷射器

例題

思考題與習題

附錄A常用非初等函式

A.1標準形式的一維非初等函式

A.2一維非初等函式的一般形式

A.3常用二維非初等函式

附錄B貝塞爾函式

B.1n階第一類貝塞爾(Bessel)函式的定義

B.2貝塞爾函式的性質

附錄C傅立葉變換

C.1傅立葉級數以及頻譜的概念

C.2一維傅立葉變換的定義及其運算舉例

C.3二維傅立葉變換

C.4傅立葉變換的性質

C.5傅立葉變換相關理論

參考文獻