光学专业书籍推荐:第一本《光学教程》,出版日期:2005-8-1。
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=_5-z|< |K]tJi4fz 光学教程 x`4">:IA 139_\=5|U/ 作者:叶玉堂
"zugnim 图书详细信息: /wQDcz ISBN:7302114617
E11"uWk` 定价:48元
jN'zNOV~ 印次:1-1
\n}cx~j 装帧:平装
d4lEd>Ni 出版日期:2005-8-1
bS*9eX=K 图书简介: s\@!J.Da 本教程以物理光学和应用光学为主体内容。第1章到第3章为应用光学部分,介绍了几何光学基础知识和光在光学
系统中的传播和成像特性,注意介绍了
激光系统和红外系统;第4~8章为物理光学部分,讨论了光在各向同性介质、各向异性介质中的传播规律,光的干涉、衍射、偏振特性及光与物质的相互作用,并结合介绍了DWDM、双光子吸收、Raman放大、光学孤子等相关领域的应用和进展;第9章则专门介绍航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、瞬态光学、光学信息处理、微光学、单片光电集成等光学新技术。
;X8eZQ 本书可作为光电子技术专业、电子科学与技术专业及光学工程专业本科生的专业基础教材,也可作为有关专业师生和科技人员的参考书。
*cf#:5Nl 前言: `,J\E<4J 本书是为光电子、电子科学与技术、光学工程等专业本科生的专业基础课“物理光学”与“应用光学”编写的教材。该课程可安排90个学时,其中物理光学部分约60个学时,应用光学部分约30个学时。本书以光的电磁理论为理论基础,以物理光学和应用光学为主体内容,着重讲授光在各向异性介质、各向同性介质中的传播规律,光的干涉、衍射、偏振特性,光的吸收、色散和散射,在介绍基础理论的同时,注意介绍了密集波分复用技术、双光子吸收、拉曼放大、光学孤子等相关领域的应用及进展,力图反映最新科技成果。为扩大学生知识领域,书中专辟一章(第9章),着力介绍了航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、瞬态光学、光学信息处理、微光学、单片光电集成等光学新技术。为适应学生自学的需要,第1至8章选编了部分例题和习题,并在书后附有参考答 案。
-0Ps.B 本书由饶建珍编写第1、2、3、6章,并负责全书各章的内容衔接;肖峻编写第4、5章和第8章的部分内容;杨春平编写第7章和第8章的部分内容;吴云峰编写第9章;王昱琳编写习题和答 案;李春花编制部分图表并校阅部分书稿。叶玉堂统编全稿,并负责全书的内容编排尤其是相关新技术和前沿进展方面的内容组织。
?Pa5skqR 要特别提及的是,母国光、姜文汉、苏君红、薛鸣球等几位院士为本书提供了光学信息处理、自适应光学、红外热成像、航天光学遥感等方面的文献、
资料。本书第9章就是根据这些文献、资料中的相关内容整理、编写而成。编者谨此向几位院士的帮助和支持表示最真诚的谢意!
T5ol2 由于编者学识有限,加之时间仓促,书中难免出现缺点、错误或疏漏,恳请广大读者不吝指正。
YtFtU;{ 编者
8q_nOGd 2005年2月于电子科技大学
D_g+O"];P 目录: Ls( &. 第一篇应 用 光 学
J=
T! 第1章几何光学基础3
LKhUqW 1.1几何光学的基本定律3
T{Av[>M 1.1.1发光点、
光线和光束3
W_%Dg]l
1.1.2几何光学的基本定律4
Gx!Y
4Q}- 1.1.3全反射5
XLB7
E 1.1.4费马原理6
0y*8;7-|r) 1.2物像基本概念7
KrB"2e+J 1.2.1光学系统与完善像概念7
mk}8Cu4 1.2.2物和像的概念8
d4~!d>{n|c 1.3球面和球面系统9
"~XAD(T6 1.3.1符号法则9
y6fYNB 1.3.2实际单个折射球面的光路计算10
t\ ym4`" 1.3.3单个折射球面近轴光线的光路计算12
1jDN=hIl 1.3.4物平面以细光束经折射球面的成像15
:U=*@p4? 1.3.5球面反射镜17
g/eE^o~; 1.3.6共轴球面系统19
^I7iEv 1.3.7透镜21
`$05+UU 1.4平面与平面系统23
RK< uAiU 1.4.1平面反射镜23
umI@ej+D 1.4.2平行平板26
"d%o% 1.4.3反射棱镜28
? g}G#j 1.4.4折射棱镜32
05Ak[OOU> 1.4.5光楔33
w=,bF$:fIW 1.5光学材料34
voiWf?X 例题37
}Ge$?ZFH 习题39
(cx
Q<5 第2章理想光学系统42
1
Qln|b8< 2.1理想
光学系统的基本特性、基点和基面42
0
*2^joUv 2.1.1理想光学系统的基本特性42
!Wgi[VB 2.1.2理想光学系统的基点和基面43
7*.nd 2.2理想光学系统的物像关系45
<v%Q|r 2.2.1图解法求像45
@cukoLAn 2.2.2解析法求像46
"\3C)Nz? 2.3理想光学系统的放大率48
6o6I]QL 2.3.1放大率48
;0FfP 2.3.2节点和节平面49
*mby fu0q 2.3.3用平行光管测定
焦距的原理51
e w?4; 2.4理想光学系统的组合52
B 1jeIk, 2.4.1双光组组合52
6/6M.p 2.4.2多光组组合55
f}=>c|Do 2.5单透镜57
E%LUJx} 2.5.1单个折射球面的主点57
}]<0!q &xB 2.5.2单
透镜的基点与基面58
Qco8m4n 2.5.3薄透镜和薄透镜组61
tnE), 2.6光学系统中的光束限制62
Kl_(4kQE_ 2.6.1光阑及其作用62
HAwdu1$8 2.6.2孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳63
nvbzC tC 2.6.3视场光阑65
wDR/Vr"f 2.6.4渐晕光阑、入射窗和出射窗65
o, PpD,, 2.6.5光学系统的景深67
$+w:W85B 2.6.6远心光路70
5/8=Do]( 2.7像差概述72
$O3.ex V 2.7.1轴上点球差72
Np7+g`nG 2.7.2单色光轴外像差73
`3g5n:"g\ 2.7.3色差78
%:t! u&:q 2.8波像差80
galzk $D 2.9矩阵运算在几何光学中的应用81
f*}}Az.4 2.9.1近轴光的矩阵表示82
1%ENgb:8 2.9.2物像矩阵83
L>L IN 1A 2.9.3用高斯常数表示系统的基点位置和焦距85
.exBU1Yk@ 2.9.4薄透镜系统的矩阵运算86
&+ "<ia( 例题88
bMn)lrsX 习题91
#lR-?Uh 第3章光学仪器的基本原理94
_iu~vU)r 3.1眼睛94
;.'?(iEB 3.1.1眼睛的结构94
ZLP/&`>8
3.1.2眼睛的调节96
90#* el 3.1.3眼睛的缺陷和校正97
@Bds0t 3.1.4眼睛的分辨率98
\HXq~Y 3.2放大镜98
/k8I6 3.2.1放大镜的放大率99
3^[P 3.2.2放大镜的光束限制和视场100
_B>'07D0 3.3显微镜101
wx^Det 3.3.1显微镜的成像原理101
=p^$>o 3.3.2显微镜中的光束限制103
yIhPB8QL 3.3.3显微镜的分辨率和有效放大率104
9U8x&Z]P 3.3.4显微物镜106
DkX^b:D*f 3.4望远镜107
k@
<dru 3.4.1望远镜的一般特性107
DQ(0:r 3.4.2望远物镜110
r0!')?#Z 3.4.3望远镜目镜111
-0UR%R7q 3.4.4望远系统外形尺寸的计算117
R2v9gz;W 3.5摄影系统118
>TMd1?, 3.5.1摄影物镜的光学特性118
9u^M{6 3.5.2摄影物镜的景深120
_V4O#;%? 3.5.3摄影物镜的类型121
7HkFDI()1 3.6现代光学系统122
yX4Vv{g 3.6.1激光光学系统122
! ui 3.6.2傅里叶变换光学系统128
9dq"x[ 3.6.3线性成像物镜131
NB1KsvD{ 习题133
,`JYFh M 第二篇物 理 光 学
VwpC UW 第4章光的电磁理论137
<l(n)|H1P 4.1电磁波谱电磁场基本方程137
2TUV9Z 4.1.1电磁波谱137
U$mDAi$ 4.1.2电磁场基本方程138
.u>[m. 4.2光波在各向同性介质中的传播141
H1f='k]SZ 4.2.1波动方程141
|Fe[RGi+8 4.2.2时谐均匀平面波143
d\uN 4.3光波的偏振特性150
LD ]-IX&L 4.3.1光波的偏振态150
yI1:L
- 4.3.2椭圆偏振、线偏振和圆偏振152
'y\Je7 4.4光波在介质界面上的反射和折射154
U|]cB 4.4.1反射定律、折射定律154
KF
zI27r 4.4.2菲涅耳公式156
]Cj@",/3# 4.4.3反射率和透射率160
o`QNZN7/} 4.4.4全反射与临界角164
q[_qZ 4.5光波场的频率谱168
w%.hALN5-C 4.5.1光波场的时间频率谱168
& ?x R 4.5.2光波场的空间频率谱173
jB(+9?;1${ 4.6球面光波和柱面光波176
=B9-}]DDO 4.6.1球面光波176
PQDLbSe)\ 4.6.2柱面光波177
p;>A:i 例题178
h*%FZ}}`q 习题181
3("C'(W 第5章光的干涉184
g35!a<JW
5.1光干涉的条件184
nm@h5ON_ 5.1.1光的干涉现象184
gYhY1Mym 5.1.2光干涉的条件185
GuO}CQs^W 5.1.3从普通
光源获得相干光的方法188
r5DRF4,7 5.2双光束干涉189
`*Yw-HL 5.2.1分波面双光束干涉189
H0;Iv#S! 5.2.2分振幅双光束干涉193
]:OrGD" 5.3多光束干涉200
/QY F|%7! 5.3.1平行平板的多光束干涉200
4~,Z ' k 5.3.2多光束干涉条纹的特性202
I)rO| 5.4光学薄膜208
4T31<wk 5.4.1单层光学薄膜208
l::q
F 0 5.4.2多层光学薄膜210
3Do0?~n 5.4.3光学薄膜的应用214
F%h3?"s 5.4.4高反射率的测量217
ZU73UL 5.5典型的干涉仪及其应用219
Z#Mm4(KNh 5.5.1迈克耳孙干涉仪219
A#.
%7S 5.5.2马赫?曾德尔干涉仪221
1Z)Et, 5.5.3法布里?珀罗干涉仪222
$DoR@2~y 5.6光的相干性227
hI'WfF!X 5.6.1光的空间相干性227
~Jk&!IE2 5.6.2光的时间相干性232
h+}BtKA 例题235
xj3qOx$ 习题238
1(gs({ 第6章光的衍射243
hyH[`wiq 6.1光的衍射现象243
$Z:O&sD{ 6.2衍射的基本原理244
mux/\TII 6.2.1惠更斯?菲涅耳原理244
eR$@Q 6.2.2基尔霍夫衍射公式246
j(=w4Sd_W 6.2.3衍射的巴比涅原理250
XVqOiv) 6.3夫琅禾费衍射250
HU'Mi8xxy 6.3.1夫琅禾费衍射装置250
f' ?/P~[ 6.3.2矩孔衍射251
R9U{r.AA 6.3.3单缝衍射255
--WQr]U/ 6.3.4圆孔衍射256
riDb!oC 6.4光学成像系统的衍射和分辨本领259
&Q3Fgj 6.4.1在像面观察的夫琅禾费衍射259
5dePpF D5 6.4.2成像系统的分辨率261
Nap[=[rv 6.5夫琅禾费多缝衍射264
sp,-JZD 6.5.1强度分布公式264
r[S(VPo[() 6.5.2多缝衍射的特点与图样266
CRK%^3g 6.6衍射光栅270
1Cw]~jh 6.6.1光栅的分光性能270
F_Y]>,U 6.6.2闪耀光栅273
g&s.
0+ 6.6.3波导光栅275
vqSpF6F
q 6.7菲涅耳衍射278
h3o'T=`Sm 6.7.1菲涅耳波带法及圆孔、圆屏菲涅耳衍射278
d=D-s 6.7.2菲涅耳波带片282
$*ff]># 6.7.3菲涅耳直边衍射285
jr=9.=jI8k 6.8全息术290
hzo> :U 6.8.1全息术的原理291
AS7L 6.8.2全息术的特点293
B*Tn@t W 6.8.3全息术的应用293
Fw 0m(7 例题296
+V4)>< 习题299
z`wIb 第7章晶体光学302
tF:AnNp= 7.1介电张量302
)9hqd 7.1.1各向异性介质的介电张量302
fz(YP=@ZnP 7.1.2介电张量的对称性304
&t=:xVn-M 7.2单色平面波在晶体中的传播306
.PB!1C.}@ 7.2.1相速度和光线速度306
\O5L#dc# 7.2.2菲涅耳公式309
'Aq^z%| 7.3单轴晶体和双轴晶体的光学性质311
`D4Wg<,9 7.3.1晶体的光学分类311
W_W !v&@E= 7.3.2光在各向同性介质中的传播312
Tqt-zX|> 7.3.3光在单轴晶体中的传播313
danPy2 7.3.4光在双轴晶体中的传播317
g(@F`W[ 7.4晶体光学性质的图形表示318
,"EaZ/Bl/ 7.4.1折射率椭球318
> Vm}u`x 7.4.2折射率曲面和波矢曲面322
TxJk.c 7.5平面波在晶体表面的反射和折射326
_4by3?<c 7.5.1光在晶体界面上的双反射和双折射326
q3x"9i
` 7.5.2光在晶体界面上的全反射328
tu\XuDky 7.5.3斯涅耳作图法329
B4y_{V 7.6偏振器和补偿器332
2FMmANH0ev 7.6.1偏振器332
tm~9XFQ< 7.6.2波片338
2Re8rcQQU 7.6.3补偿器341
I~&*^q6 | 7.7偏振光和偏振器件的琼斯矩阵342
K(+=V)'Dz 7.7.1偏振光的矩阵表示343
A(2 0+ 7.7.2正交偏振345
9^a|yyzL 7.7.3偏振器件的矩阵表示346
`=(<!nXJx 7.7.4琼斯矩阵的本征矢量350
L1SX2F8 7.8偏振光的干涉351
w){B$X 7.8.1平行偏振光的干涉351
}b4 56J 7.8.2会聚光的偏光干涉354
A%^?z. 7.9电光效应357
*j3U+HV 7.9.1克尔效应和泡克尔效应357
jr`swyg 7.9.2电光张量357
f Fi=/} 7.9.3KDP晶体的线性电光效应359
tK3$,9+ 7.9.4KDP晶体的纵向泡克尔效应360
"9; 7.9.5横向泡克尔效应363
fEBi'Ad 7.9.6电光效应的应用364
*$A`+D9 7.10声光效应369
Zz0er|9]Q 7.10.1声光衍射369
|Yl i~Qx 7.10.2拉曼?奈斯声光衍射370
K*:=d}^ 7.10.3布拉格衍射371
Ae2N"%Ej 7.10.4声光效应的应用373
=F\Xt " 7.11旋光现象375
F@<cp ?dR 7.11.1旋光现象的观察和规律375
JG;}UuHYM 7.11.2旋光现象的解释377
lV'?X% 7.12磁致旋光效应 379
EB3/o7)L 7.12.1法拉第效应379
#6M |T+= 7.12.2法拉第效应的应用381
:Racu;xf 例题383
;mpY cpI 习题388
n/v.U,f&l@ 第8章光的吸收、色散和散射391
-8)Hulo/{U 8.1光与物质相互作用的经典理论391
-|V#U`mwF 8.1.1经典理论的基本方程392
#ft9ms#N 8.1.2介质的复折射率393
]WMzWt:L 8.2光的吸收396
?=7k<a~ 8.2.1光吸收定律396
Zq4%O7% 8.2.2一般吸收与选择吸收397
N^QxqQ~
8.2.3吸收光谱399
Xm,fyk> 8.2.4双/多光子吸收与场致吸收400
H'i\N?VL 8.3光的色散403
]Gi&:k 8.3.1正常色散与反常色散404
&<><4MQ 8.3.2光孤子406
&$XTe2 8.4光的散射407
UlWmf{1%]? 8.4.1线性散射408
^|<>`i6 8.4.2非线性散射413
3FvVM0l" 例题417
+&\.
]Pp 习题418
b}(c'W*z% 第9章现代光学技术简介420
k{r<S|PK0 9.1航天光学遥感420
S/ oD` 9.1.1航天光学遥感技术的基本概念420
+s<6eHpm 9.1.2航天光学遥感设备的光学系统423
]EK(k7nH 9.1.3航天光学遥感的发展426
:?UcD_F 9.1.4航天光学遥感的发展趋势428
>)D=PvGlmp 9.2自适应光学430
Ko&4{}/ 9.2.1自适应光学的概念430
=R:O`qdC4e 9.2.2畸变波前的泽尼克多项式描述430
!n;3jAl&$ 9.2.3自适应光学系统的组成和工作原理432
&B5&:ib1D 9.2.4自适应光学技术应用举例437
@q!T,({kx 9.2.5自适应光学技术的研究进展441
Ab[o~X" 9.3红外与微光成像442
qUfoEpW2=6 9.3.1红外与微光成像的基本概念442
p"P+8"` 9.3.2红外热成像技术443
[Q:mq=<Z% 9.3.3微光成像技术448
-"zW"v)\ 9.3.4我国在光电子成像技术方面的研究456
;%0kzIvP 9.4瞬态光学456
;39b.v\^ 9.4.1高速摄影456
v2tVq_\AMx 9.4.2超短脉冲激光技术460
-0 xo6'mD 9.5光学信息处理462
^/2HH 9.5.1光学信息处理的基本原理462
8Dl(zY K; 9.5.2光学信息处理的应用举例465
ekY)?$v3 9.5.3空间光调制器469
P84YriLo 9.5.4小结472
(Q*x"G#4> 9.6微光学472
r?u4[
Oe# 9.6.1微光学的基本概念472
+8xT}mX 9.6.2微光学元件和系统的设计474
n;Mk\*Cg 9.6.3微光学元件加工技术475
5=*i!c
_m 9.6.4微光学元件的应用483
uhj]le! 9.6.5我国在微光学方面的研究486
A3.I|/ 9.7单片光电集成486
-'O|D} 9.7.1单片光电集成的概念487
[*u\ S 9.7.2Si基单片OEIC489
`StuUa 9.7.3GaAs基单片OEIC490
q{V e%8$" 9.7.4InP基单片OEIC491
&KBDrJEX 9.7.5小结494
&_]G0~e 习题答 案495
8D>5(Dg- 参考文献502