物理光學(xué)理論與應(yīng)用

前言

　　《物理光學(xué)理論與應(yīng)用》這本書(shū)著重講解干涉、衍射、偏振等光學(xué)現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)；著重講解光學(xué)理論和光學(xué)儀器在微距、小角度、物質(zhì)成分和含量、表面檢測(cè)等方面的應(yīng)用?！　”緯?shū)的教學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)。全書(shū)共分6章：第1章，從光的電磁理論出發(fā)，著重討論光在各向同性介質(zhì)中的傳輸規(guī)律，以及光在介質(zhì)表面的反射和折射規(guī)律；第2章，在介紹晶體基本特性的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論光在單軸晶體和雙軸晶體中傳播時(shí)的基本規(guī)律以及光在晶體表面上的反射和折射規(guī)律；第3章，在光與物質(zhì)相互作用的經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，討論介質(zhì)對(duì)光的吸收、色散和散射現(xiàn)象的本質(zhì)和所遵循的基本規(guī)律，并介紹它們?cè)谖镔|(zhì)成分、含量和濃度分析與檢測(cè)等方面的應(yīng)用；第4章，主要討論雙光束干涉、多光束干涉、干涉儀器以及干涉的應(yīng)用；第5章，在惠更斯.菲涅耳衍射理論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論基爾霍夫標(biāo)量衍射理論，并用傅里葉變換的方法來(lái)處理夫瑯禾費(fèi)衍射，介紹衍射理論在光譜分析等方面的應(yīng)用；第6章，著重研究偏振光的產(chǎn)生，偏振光和偏振器件的瓊斯矩陣表示，偏振光的干涉以及偏振光的應(yīng)用?！　”緯?shū)前后連貫，邏輯性強(qiáng)，便于學(xué)習(xí)和記憶。本書(shū)圖表豐富，推演過(guò)程詳細(xì)，便于理解和掌握。本書(shū)各節(jié)都有要點(diǎn)總結(jié)，便于對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的把握。本書(shū)各章后面有小結(jié)和應(yīng)用實(shí)例，并附有與講述內(nèi)容聯(lián)系緊密并且實(shí)用性強(qiáng)的習(xí)題，便于學(xué)以致用?！　”緯?shū)可作為光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、光電子技術(shù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)以及光學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的本科生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教材，也可供從事與光學(xué)學(xué)科相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和研究的師生以及科技人員參考?！　”緯?shū)由宋貴才編寫(xiě)第2、5、6章，全薇編寫(xiě)第3、4章，王新編寫(xiě)第1章。宋貴才統(tǒng)編全稿，解輝、鐘亮對(duì)全書(shū)進(jìn)行了校訂，并由梁柱主審。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了張喜和、金光勇、馬文聯(lián)的大力支持，也得到了趙振明、李昌立、呂彥飛和雷建國(guó)的幫助，在此向他們表示誠(chéng)摯的感謝！　　由于編者水平有限，書(shū)中難免存在不足之處，殷切期望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)從光的電磁理論出發(fā)，系統(tǒng)、深入地討論了光在介質(zhì)中傳播時(shí)發(fā)生的基本現(xiàn)象和遵循的基本規(guī)律。全書(shū)內(nèi)容共分6章：光在各向同性介質(zhì)中的傳播規(guī)律；光在各向異性介質(zhì)中的傳播規(guī)律；介質(zhì)對(duì)光的吸收、色散和散射；光的干涉理論與應(yīng)用；光的衍射理論與應(yīng)用；光的偏振理論與應(yīng)用。    本著厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用，使讀者學(xué)以致用的理念，本書(shū)全面、系統(tǒng)地講述了光學(xué)現(xiàn)象的物理實(shí)質(zhì)和光學(xué)原理在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)研究等方面的應(yīng)用。    本書(shū)可作為光信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、光電子技術(shù)科學(xué)專(zhuān)業(yè)以及光學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教材，也可供從事與光學(xué)學(xué)科相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和研究的師生以及科技人員參考。

書(shū)籍目錄

緒論第1章 光在各向同性介質(zhì)中的傳播規(guī)律  1.1 麥克斯韋方程組    1.1.1 積分形式的麥克斯韋方程組    1.1.2 微分形式的麥克斯韋方程組    1.1.3 電磁場(chǎng)常用公式  1.2 電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程    1.2.1 波動(dòng)方程    1.2.2 電磁波  1.3 平面電磁波    1.3.1 平面電磁波的解    1.3.2 平面電磁波的表示方法    1.3.3 平面電磁波的性質(zhì)    1.3.4 平面波電磁波的疊加  1.4 球面波與柱面波    1.4.1 球面波    1.4.2 柱面波  1.5 光駐波    1.5.1 波節(jié)與波腹    1.5.2 駐波實(shí)驗(yàn)  1.6 復(fù)色光波    1.6.1 光學(xué)拍    1.6.2 相速度與群速度    1.6.3 多個(gè)不同頻率光波的疊加  1.7 電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系    1.7.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度與電感應(yīng)強(qiáng)度所滿(mǎn)足的邊值關(guān)系    1.7.2 電場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度所滿(mǎn)足的邊值關(guān)系  1.8 光在介質(zhì)表面的反射與折射    1.8.1 入、反、折三波的頻率與波矢關(guān)系    1.8.2 反射波與折射波的方向  1.9 菲涅耳公式    1.9.1 S波的反射系數(shù)與透射系數(shù)    1.9.2 P波的反射系數(shù)與透射系數(shù)    1.9.3 菲涅耳公式的討論    1.9.4 斯托克斯倒逆關(guān)系    1.9.5 反射率與透過(guò)率  1.10 全反射    1.10.1 反射系數(shù)變化    1.10.2 位相變化    1.10.3 倏逝波  1.11 光在金屬表面的透射與反射    1.11.1 金屬內(nèi)的透射波    1.11.2 金屬表面的反射  小結(jié)1  應(yīng)用實(shí)例1  習(xí)題1第2章 光在各向異性介質(zhì)中的傳播規(guī)律  2.1 各向異性晶體概述    2.1.1 各向異性晶體的基本性質(zhì)    2.1.2 尋常光與非常光    2.1.3 晶體的光軸    2.1.4 主平面、主截面與入射面    2.1.5 介電張量與折射率張量    2.1.6 張量的變換  2.2 光在晶體中傳播的基本規(guī)律    2.2.1 晶體中單色平面波的各矢量關(guān)系    2.2.2 晶體中光波的相速度與光線(xiàn)速度    2.2.3 晶體中E與D的關(guān)系  ……第3章 介質(zhì)對(duì)光的吸收、色散與散射第4章 光的干涉理論與應(yīng)用第5章 光的衍射理論與應(yīng)用第6齊 光的編振理論與應(yīng)用術(shù)語(yǔ)英－漢索引習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　人們都知道，沒(méi)有光，人和動(dòng)植物將不能生存。那么，光是什么？這個(gè)問(wèn)題一直是科學(xué)家們研究和探討的，至今為止，人們對(duì)光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)仍然在繼續(xù)著?！　〗?jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，在17世紀(jì)下半葉，對(duì)光的認(rèn)識(shí)有了兩種針?shù)h相對(duì)的觀(guān)點(diǎn)：一種是以牛頓（Newton，1642-1727）為代表的微粒說(shuō)，另一種是以惠更斯1629-16951為代表的波動(dòng)說(shuō)。微粒說(shuō)認(rèn)為，光是由光源飛出來(lái)的微粒流，光在介質(zhì)中傳播時(shí)，光速的變化是介質(zhì)對(duì)微粒產(chǎn)生弓}力的結(jié)果，并預(yù)言光在密度大的介質(zhì)中的傳播速度大于光在密度小的介質(zhì)中的傳播速度。波動(dòng)說(shuō)則認(rèn)為，光是類(lèi)似于水波、聲波在“以太”中傳播的彈性波，并認(rèn)為光在密度大的介質(zhì)中的傳播速度小于光在密度小的介質(zhì)中的傳播速度。無(wú)論是微粒說(shuō)，還是波動(dòng)說(shuō)，都對(duì)光的反射、折射等現(xiàn)象進(jìn)行了解釋?zhuān)谡凵涠傻慕忉屔蠀s存在著明顯的分歧。由于在當(dāng)時(shí)牛頓威望很高，多數(shù)人都接受了牛頓的觀(guān)點(diǎn)，因而18世紀(jì)微粒說(shuō)占主導(dǎo)地位?！　〉搅?9世紀(jì)，楊和菲涅耳對(duì)波動(dòng)說(shuō)的發(fā)展起到了決定性作用。1801年，楊氏做了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，并第一次成功地測(cè)定了光的波長(zhǎng)。1815年，菲涅耳用楊氏干涉原理補(bǔ)充了惠更斯原理，形成了菲涅耳·惠更斯原理。運(yùn)用這個(gè)原理不僅可以解釋光在均勻介質(zhì)中的直線(xiàn)傳播，而且還能解釋光通過(guò)障礙時(shí)所發(fā)生的衍射現(xiàn)象。因此，它是波動(dòng)光學(xué)的一個(gè)重要原理。1808年，馬呂發(fā)現(xiàn)了光在兩種介質(zhì)的界面上反射時(shí)的偏振現(xiàn)象，隨后菲涅耳和阿喇果對(duì)光的偏振現(xiàn)象和偏振光的產(chǎn)生進(jìn)行了研究。為了解釋這些現(xiàn)象，楊氏在1817年提出了光波是橫波的假設(shè)。橫波的假設(shè)很好地解釋了光的偏振現(xiàn)象。但這時(shí)仍然把光波看作是在“以太”中傳播的彈性波，至于“以太”是什么，仍難自圓其說(shuō)，這樣波動(dòng)理論存在的問(wèn)題也就顯露出來(lái)?！　?845年，法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動(dòng)面在強(qiáng)磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)，揭示了光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。1856年，韋伯和柯?tīng)杽谒乖谧鲭妼W(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，電荷的電磁單位和靜電單位的比值等于光在真空中的傳播速度。從這些現(xiàn)象中人們得到啟示，即在研究光學(xué)現(xiàn)象時(shí)，必須和其他物理現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)考慮。　　對(duì)光波動(dòng)的完整理論描述是在19世紀(jì)中葉，1865年，麥克斯韋在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，建立了電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，指出光也是一種電磁波。通過(guò)解波動(dòng)方程，得到刀的麥克斯韋關(guān)系式。這表明，介質(zhì)的光學(xué)常數(shù)與電學(xué)常數(shù)和磁學(xué)常數(shù)有著內(nèi)在的聯(lián)系?！　　?/pre>








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