光學(xué)

前言

　　本書是按理工科大學(xué)生，《基礎(chǔ)物理》教學(xué)要求編寫的教學(xué)用書，學(xué)生在閱讀這本書時，應(yīng)已學(xué)過《力學(xué)》、《電磁學(xué)》和《微積分》，對波動及波動傳播的實驗定律有所了解，本書是《電磁學(xué)》的繼續(xù)，其特點是把光學(xué)的規(guī)律與電磁波的輻射與傳播聯(lián)系起來，為進一步學(xué)習(xí)后續(xù)課提供基礎(chǔ)與命題，從某種意義上說，本書是以光波為主題的波動學(xué)?！　⊥ǔ！豆鈱W(xué)》包括幾何光學(xué)和波動光學(xué)兩大部分，有的也介紹發(fā)光的物理機制與光譜學(xué)，我們把發(fā)光的物理機制與光譜學(xué)劃到《原子物理》中，光學(xué)是現(xiàn)代最活躍的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一，并正在向新的應(yīng)用方向發(fā)展，為使學(xué)生掌握光學(xué)的基本理論的內(nèi)涵，了解其應(yīng)用的潛力，本書側(cè)重于波動光學(xué)，并注意與現(xiàn)代的應(yīng)用技術(shù)結(jié)合，為了不使篇幅過大，本書不求面面俱到，但書中也有一些供學(xué)生閱讀的材料，下面扼要地介紹本書的結(jié)構(gòu)?！　槭箤W(xué)生對光學(xué)的梗概有所了解，并做好課前的準備，我們寫了“緒論”這一章，學(xué)生應(yīng)在課前閱讀它，并對先導(dǎo)課中的有關(guān)知識作一次整理和回顧，緒論中還介紹了與人的視覺特性有關(guān)的光度學(xué)的單位，但只作為給學(xué)生閱讀的材料，與本書的正文無關(guān)?！　〉谝徽乱喳溈怂鬼f的電磁理論為基礎(chǔ)，討論光波（電磁波）的傳播規(guī)律，是《電磁學(xué)》的續(xù)篇，對于學(xué)過麥克斯韋理論的學(xué)生，前半章只是復(fù)習(xí)，這一章的核心在于提出了三個基本概念：　?。?）光波（電磁波）具有時空對稱性，例如有時間周期必對應(yīng)有空間周期（波長）；有時域角頻率必對應(yīng)有空間角頻率等；　?。?）光波（電磁波）是有偏振態(tài)的橫波，是矢量波，因此，它有與由早期的波動理論提出的模型不完全相符的特點；　　（3）表面波（隱失波）的概念。這三個基本概念將貫穿全書，并將在后幾章中作進一步的論述。

內(nèi)容概要

本書是依據(jù)北京大學(xué)電子學(xué)系多年教學(xué)改革的積累編寫的。從現(xiàn)代科技觀點來看，光波已成為電子學(xué)的一個實用波段，放大、振蕩、混頻、調(diào)制與解調(diào)等光電子技術(shù)已日趨成熟、在此意義上，光學(xué)應(yīng)體現(xiàn)基礎(chǔ)課中的宏觀波動學(xué)?！豆鈱W(xué)》應(yīng)是《電磁學(xué)》的延續(xù)，也是“波動學(xué)”的基礎(chǔ)，但光波與聲波及人工裝置輻射的電磁波比較，在偏振態(tài)及相干性等方面，有自己顯著的特點，基于上述認識，本書以電磁波（矢量波）為起點，討論干涉和衍射現(xiàn)象，說明了波源的近場和遠場的關(guān)系，并在例題和習(xí)題中，涉及基本的波導(dǎo)元件和幾種類型的天線、天線陣，其目的在于引導(dǎo)讀者進一步理解各種波段波動的共性。    為適應(yīng)“應(yīng)用光學(xué)”的發(fā)展，本書以光電子子學(xué)作入門性介紹。為此定性地介紹光學(xué)非線性效應(yīng)，用宏觀的包饋原理解釋激光之產(chǎn)生，由薄膜內(nèi)的多光束干涉及說明光纖中光波的模式。為了使幾何光學(xué)與當前應(yīng)用技術(shù)貼近，本收以費馬原理為起點，介紹二次曲面反向鏡和透鏡。光學(xué)圖像信息處理技術(shù)是當前的一個熱點，本書編寫一章供學(xué)生閱讀。    本書可作為綜合大學(xué)理工科的基礎(chǔ)物理教材，也可作為其他高等院校和中學(xué)物理教師的教學(xué)或自學(xué)參考讀物。

書籍目錄

緒論  一、光學(xué)簡史  二、準備知識  三、光功率與光度學(xué)的單位  思考題  習(xí)題第一章 各向同性線性無耗介質(zhì)中的光波  1.1 光波的表示式  1.2 光波的偏振態(tài)  1.3 光在電介質(zhì)界面上的反射和透射  1.4 電介質(zhì)界面兩側(cè)的能流  1.5 費馬原理  思考題  習(xí)題第二章 干涉  2.1 基本的干涉現(xiàn)象  2.2 兩上點源的干涉  2.3 光的相干性  2.4 薄膜干涉  2.5 雙光束干涉儀  2.6 光拍頻  思考題  習(xí)題第三章 衍射  3.1 衍射現(xiàn)象與惠更斯-菲涅耳原理  3.2 夫瑯禾費衍射  3.3 典型的夫瑯禾費衍射  3.4 光源與光波的空間頻譜  3.5 光柵  3.6 晶體的衍射  3.7 多量子阱折變器件的衍射  附錄A 光柵分波器與合波器  思考題  習(xí)題第四章 多波束干涉有諧振腔  4.1 均勻介質(zhì)層的多波束干涉  4.2 平面波布里-珀羅干涉儀  4.3 球面F-P腔——掃描干涉儀  4.4 光波導(dǎo)的概念  附錄B Sagnac干涉儀  思考題  習(xí)題第五章 光與物質(zhì)的相互作用第六章 各向異性介質(zhì)中的光波第七章 幾何光學(xué)基礎(chǔ)——選讀之一第八章 圖像的空間頻譜處理技術(shù)——選讀之二結(jié)語

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