高等光学

　　本书以光的电磁理论为主线，主要介绍光波场在各种不同环境中的线性传播特性及其现代应用。内容包括：光的电磁理论基础、光波在无限大均匀各向同性介质中的传播、光波的反射和折射、光波在波导中的传播、光波在各向异性晶体中的传播、光波叠加与相干性，光波衍射与成像，光线光学基础及光波场的统计特性等。旨在强调光学的系统性、简洁性、时代性及应用性的同时，能够以全新的概念给读者建立起一个从经典光学到现代光学的简明的系统理论构架。 本书可作为理工科院校光学、光学工程、精密仪器及机械等专业研究生和相关专业高年级本科生的教材，也可以供有关专业科技人员参考。

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绪论
第1章光的电磁理论基础
1.1电磁场的基本方程
1.1.1麦克斯韦方程组
1.1.2电磁场的物质方程
1.1.3电磁场的边值关系
1.1.4洛伦兹力
1.2无源空间中的电磁波动方程
1.2.1空间为真空
1.2.2空间为无色散的均匀各向同性介质
I.2.3空间为有色散的均匀各向同性介质
1.2.4空间为无色散的非均匀各向同性介质
1.3有源空间中的电磁波动方程
1.3.1电磁场的矢势与标势
1.3.2洛伦兹规范与库仑规范
1.3.3达朗贝尔方程
1.4电磁场的能量和能流
第2章无限大均匀各向同性介质中的光波场
2.1平面波
2.1.1单色平面波的波函数
2.1.2单色平面波的等相面与相速度
2.1.3单色平面波场矢量k.E.B之间的关系
2.1.4平面波的能量密度与能流密度
2.1.5单色平面波的空间频率
2.2球面波与柱面波
2.2.1球面波
2.2.2柱面波
2.2.3高斯球面波
2.3光波场的色散
2.3.1洛伦兹色散模型
2.3.2亥姆霍兹色散方程
2.3.3塞尔迈耶公式
2.3.4柯西公式
2.3.5群速度与相速度
2.4光波场的偏振态与琼斯矢量
2.4.1单色平面波的偏振态
2.4.2偏振态的琼斯矢量表示
第3章平面光波的反射和折射
3.1平面光波在两种电介质分界面上的反射和折射
3.1.1反射和折射定律
3.1.2菲涅耳公式
3.1.3反射光波与透射光波的偏振态
3.1.4布儒斯特定律
3.1.5相位突变与半波损失
3.1.6强度反射(透射)率与能流反射(透射)率
3.2全反射与倏逝波
3.2.1全反射
3.2.2倏逝波
3.2.3光子隧道效应
3.3古斯-汉森位移
3.4光波在分层介质上的反射和折射
3.4.1单层膜的特征矩阵
3.4.2多层膜的特征矩阵
3.4.3膜系反射率
3.5光波在金属表面上的反射和透射
3.5.1良导体条件
3.5.2金属内的透射波
3.5.3金属表面的反射
第4章波导中的光波
4.1金属波导
4.1.1理想导体的边界条件
4.1.2矩形波导中的电磁波
4.1.3截止频率及TE10波的场分布
4.2薄膜波导
4.2.1薄膜波导的传输条件
4.2.2薄膜波导中的场分布
4.2.3薄膜波导的有效厚度和能量流
4.2.4薄膜波导的光耦合
4.3梯度折射率波导
4.3.1非均匀介质中的光线方程
4.3.2平方律介质中的光线径迹,
4.3.3梯度折射率波导中的电磁场方程及其解
4.4光纤
4.4.1光纤波导的结构特征
4.4.2阶跃型光纤波导中的电磁场方程
4.4.3阶跃型光纤波导的特征方程
4.4.4阶跃型光纤波导的截止模与基模
第5章各向异性介质中的光波
5.1晶体的各向异性及介电张量
5.1.1晶体的各向异性
5.1.2晶体的介电张量
5.1.3晶体的主折射率
5.2单色平面波在各向异性晶体中的传播
5.2.1光波与光线
5.2.2菲涅耳方程及其解的意义
5.2.3单轴晶体的双折射
5.2.4单轴晶体中寻常光与非常光的振动方向
5.3晶体光学性质的几何图形表示
5.3.1折射率椭球
5.3.2波矢面
5.3.3法线面
5.3.4光线面
5.4光波在各向异性晶体表面上的反射和折射
5.4.1波法线方向的确定--斯涅耳作图法
5.4.2光线方向的确定--惠更斯作图法
5.4.3双轴晶体的圆锥折射
5.5晶体的线性电光效应
5.5.1外场作用下晶体折射率椭球的变化
5.5.2线性电光效应
5.5.342m类晶体的线性电光效应
5.5.43m类晶体的线性电光效应
第6章光波叠加与相干性
6.1干涉理论基础
6.1.1单色平面光波的叠加
6.1.2复杂光波的分解
6.1.3干涉条纹的反衬度与相干条件分析
6.1.4干涉条纹的定域
6.2部分相干理论基础
6,2.1非单色扩展光源照明下的杨氏干涉实验
6.2.2互相干函数与复相干度
6.2.3时间相干度
6.2.4空间相干度
6.3范西泰特-策尼克定理
6.3.1傍轴条件下准单色光场的互强度与空间相干度
6.3.2范西泰特-策尼克定理
6.3.3准单色线扩展光场的空间相干度计算
6.4傅里叶变换光谱仪与干涉成像光谱仪原理
6.4.1傅里叶变换光谱学原理
6.4.2傅里叶变换光谱仪
6.4.3基于傅里叶变换光谱学原理的干涉光谱成像技术
第7章光波衍射与成像
7.1标量衍射理论
7.1.1衍射屏的透射系数
7.1.2衍射的球面波理论／惠更斯原理
7.1.3衍射的平面波理论／角谱理论
7.2衍射现象的傅里叶分析方法
7.2.1夫琅禾费衍射
7.2.2菲涅耳衍射
7.2.3塔耳博特效应
7.2.4劳效应
7.3透镜的变换特性与成像特性
7.3.1透镜的透射系数
7.3.2透镜的成像性质
7.3.3透镜的傅里叶变换性质
7.3.4透镜孔径的衍射与滤波特性
7.3.5高斯光波经透镜的变换
7.4成像系统的普遍模型
7.4.1光瞳图与系统的概念
7.4.2点脉冲响应与点扩散函数
7.4.3线性和空间不变性
7.4.4扩展物体的成像
7.5相干成像系统的分析及相干传递函数
7.5.1相干传递函数
7.5.2衍射受限系统的CTF
7.6非相干成像系统的分析及光学传递函数
7.6.1光学传递函数
7.6.2OTF和CTF的关系
7.6.3衍射受限系统的OTF及截止频率
第8章光线光学基础
8.1光波场的0波长极限
8.1.1程函方程
8.1.2光线方程
8.2光学拉格朗日方程
8.3光学哈密顿方程
8.4从几何光学到波动光学
第9章光波场的统计特性
9.1热光与激光
9.2热光的一阶统计
9.2.1偏振热光
9.2.2非偏振热光(自然光)
9.2.3部分偏振热光
9.3激光的一阶统计
9.3.1单模激光
9.3.2多模激光
9.3.3激光经运动漫射体所产生的赝热光
9.4激光散斑的统计特性及其应用
9.4.1激光散斑效应
9.4.2激光散斑的一阶统计特性
9.4.3激光散斑效应的应用
习题
附录A场论的基本公式
附录B傅里叶变换的基本性质
附录C常用傅里叶变换对
参考文献