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内容简介
本书以光的干涉和衍射为中心,系统地阐述了现代光学的基础——波动光学的理论和应用.
全书分为绪论和四个篇章:绪论中扼要论述了波动光学基础,如电磁波动、反射和折射;第Ⅰ篇为干涉基础论,下分两章论述光的干涉问题;第Ⅱ篇为干涉的应用,分三章介绍了各种干涉仪原理、构造和应用,以及光学薄膜;第Ⅲ篇为衍射,分成两章论述了衍射理论、象的性质及象质评价等;第Ⅳ篇为波动光学特论,下分两章论述特殊光学系统及相干光学.
本书可供从事现代光学研究、光学仪器设计制造和光学测试的技术工作者、科研人员及大专院校光学专业的师生阅读.
目录
- 绪论 波动光学基础
§1 电磁波动
§1-1 电磁波
(a)光的电磁波理论
(b)麦克斯韦理论
(c)电磁场的基本方程式
§1-2 电磁波的传播
(a)波动方程
(b)平面波、球面波
(c)平面电磁波的性质
(d)偏振光
(e)导体中的波
§1-3 驻波
(a)波的叠加
(b)非齐次波
(c)波导管
(d)相速与群速
§2 反射和折射
§2-1 反射·折射定律
(a)电场波和磁场波的公式
(b)反射·折射定律
(c)费涅耳系数
(d)垂直入射
(e)布儒斯特角
(f)玻片堆起偏镜
§2-2 全反射
(a)临界角
(b)费涅耳菱形棱镜
(c)第二媒质中的波
(d)全反射中的横向位移
(e)全反射半透明反射镜
第Ⅰ篇 干涉基础论
第一章 干涉条纹
§3 双光束干涉
§3-1 光的干涉
§3-2 由波面分割造成的干涉
(a)双缝干涉
(b)双缝干涉的应用
(c)费涅耳双棱镜
(d)罗埃镜
§3-3 干涉与电磁波
(a)TE波、TM波
(b)维纳实验
§3-4 由振幅分割造成的干涉
(a)等厚干涉条纹
(b)等倾干涉
§4 多束光波的叠加
§4-1 多束光波干涉的基本公式
§4-2 由波面分割造成的多光束干涉
(a)光栅造成的干涉
(b)干涉条纹的各种常数
(c)干涉与衍射
§4-3 由振幅分割造成的多光束干涉
(a)多次反射光的干涉
(b)标准具分光器的原理
(c)干涉滤光片的原理
(d)特兰斯基法
第二章 干涉特论
§5 多色光的干涉
§5-1 由不同光源发出的光的叠加
§5-2 多色光的干涉花样
(a)两种波长的光
(b)连续光谱
(c)矩形光谱
(d)吸收光谱
§5-3 白光的干涉花样
(a)白色干涉条纹
(b)厚板的干涉条纹
(c)干涉条纹的亮度
(d)干涉条纹的消色
§6 扩展光源造成的干涉花样
§6-1 对比度的下降和定域
(a)对比度的下降
(b)干涉花样的定域
§6-2 干涉花样的位置
(a)楔面的干涉
(b)费涅耳双棱镜
(c)罗埃镜
§6-3 天体干涉仪
(a)双星的测量
(b)星体视直径的测量
(c)天体干涉仪
第Ⅱ篇 干涉的应用
第一章 干涉仪
§7 折射干涉仪
§7-1 雅曼干涉仪
§7-2 瑞利干涉仪
§7-3 泽尼克干涉仪
§7-4 使用标准具的干涉折射仪
§7-5 马赫干涉仪
§8 麦克尔逊干涉仪
§8-1 构造和原理
(a)构造
(b)干涉条纹的形状
§8-2 麦克尔逊-莫雷实验
§8-3 由可见度曲线进行光谱测定
§8-4 谱线宽度的测量
(a)多卜勒宽度
(b)自然宽度
§8-5 谱线精细结构的解析
(a)Na的D谱线
(b)Hα线
(c)Hg的绿线
§8-6 干涉图法
§8-7 用光波测长
(a)麦克尔逊法
(b)法卜里-帕罗和布诺阿测量
(c)长度的国际标准
§9 测长干涉仪
§9-1 柯斯特斯测长干涉仪
§9-2 三角光路测长干涉仪
§9-3 柯斯特斯(双棱镜型)测长干涉仪
§9-4 测长误差的探讨
§10 干涉分光器
§10-1 干涉分光的基本常数
(a)色散
(b)色散域
(c)分辨本领
§10-2 分辨本领的标准
§10-3 衍射光栅
(a)光谱学性能
(b)凹面光栅
(c)衍射光栅分光器
(d)各种装置的比较
§10-4 阶梯光栅
(a)反射阶梯光栅
(b)透射阶梯光栅
(c)阶梯光栅与分光棱镜
§10-5 小阶梯光栅和中阶梯光栅
§10-6 法卜里-帕罗干涉仪
(a)分辨本领
(b)作为谐振器的标准具
(c)色散域
(d)色散与波长的测量
(e)二重标准具
(f)球面标准具
§10-7 鲁麦-戈尔克板
§10-8 各种干涉分光仪的比较
第二章 测量透镜的干涉方法
§11 台曼透镜干涉仪
§11-1 原理与构造
§11-2 象差的干涉图形
(a)反射镜中心的偏离
(b)球差
(c)彗差
(d)象散与象面弯曲
(e)畸变
§11-3 象差的测定
(a)移动反射镜的方法
(b)使用偏角器的方法
(c)干涉条纹解析的方法
§11-4 其它的测量和检查
(a)透镜和光学系统的综合检查
(b)棱镜等的检查
§11-5 台曼干涉仪的变形
(a)用于大型透镜的干涉仪
(b)用于显微物镜的干涉仪
§12 以中心光束为基准的干涉仪
§12-1 麦克尔逊法
§12-2 戈德纳-贝奈特改进
§12-3 费涅耳带板法
§12-4 散射光法
§12-5 利用双折射的干涉仪
§13 波面剪切透镜干涉仪
§13-1 干涉图
(a)干涉条纹表达式
(b)象差的干涉图
(c)干涉图的作图
§13-2 维茨曼干涉仪及其它
(a)维茨曼干涉仪
(b)鲁奴贝尔棱镜干涉仪
(c)布朗干涉仪
§13-3 贝茨干涉仪及其它
(a)贝茨方法
(b)德留干涉仪
(c)布朗干涉仪
§13-4 朗奇检验法
§13-5 三角光路型干涉仪
(a)横向剪切或角剪切干涉仪
(b)径向剪切干涉仪
§13-6 波前反转干涉
§13-7 偏光干涉仪
(a)横向剪切干涉仪
(b)角剪切干涉仪
第三章 光学薄膜
§14 单层膜
§14-1 光学薄膜
§14-2 减反射膜
(a)振幅和位相条件
(b)膜的效率
§14-3 干涉色
(a)减反射膜的色
(b)增反射膜的色
§15 多层膜的反射率
§15-1 解麦克斯韦方程式的方法
§15-2 特征矩阵方法
§15-3 假想表面法
§16 多层减反射膜
§16-1 二层膜
(a)n1d1=n2d2时
(b)n1d1=2n2d2时
(c)任意膜厚时
§16-2 三层膜
(a)n1d1=n2d2=n3d3时
(b)n2d2=λ0/2时
§16-3 非均质膜
(a)单层膜
(b)二层膜
§17 干涉滤光片
§17-1 单色滤光片
(a)增大反射率的滤光片
(b)加厚中间层的方法
(c)使厚度为整数比的膜重叠的方法
§17-2 带通滤光片
(a)透过率曲线
(b)截止带的宽度与位置
§17-3 特殊用途的干涉滤光片
(a)可变滤光片
(b)增反射膜
(c)三色分光滤光片
(d)红外线滤光片
(e)保护膜
(f)偏振滤光片
第Ⅲ篇 衍射
第一章 衍射基础论
§18 衍射的基础公式
§18-1 衍射理论的发展
§18-2 费涅耳衍射理论
§18-3 基霍夫积分
§18-4 衍射象的计算
(a)衍射积分C和S
(b)夫朗和费衍射
(c)费涅耳衍射
§18-5 衍射特论
(a)衍射的积分方程式
(b)边缘波理论
§19 夫朗和费衍射
§19-1 衍射积分
(a)矩形孔
(b)圆孔
(c)小颗粒的衍射象
§19-2 衍射象的一般性质
(a)开孔的平移
(b)开孔的点对称性
(c)衍射象的点对称性
(d)线对称性
(e)对称轴上的强度
(f)相反性
(g)衍射象的颜色
§19-3 周期开孔的衍射象
(a)基本公式
(b)双缝的衍射象
(c)光栅的衍射象
(d)无限扩展的光栅
(e)缺级
(f)正弦波光栅
§19-4 特殊形状的开孔
(a)一部分被遮盖的开孔
(b)扇形开孔
(c)正三角形开孔
(d)反射望远镜的衍射象
§19-5 有位相差的开孔
(a)位相差为π的圆形开孔
(b)偏光显微镜的衍射象
(c)屋脊棱镜的衍射象
§19-6 扩展光源的衍射象
(a)线光源
(b)半无限面光源
(c)存在有锐角的光源
(d)圆形光源
(e)环带状光源
(f)星经过太阳表面时的情况
§20 费涅耳衍射
§20-1 圆形开孔的衍射象
(a)衍射积分
(b)衍射象的强度
(c)小圆板的衍射象
§20-2 针孔照相机
(a)帕茨巴尔理论
(b)主焦点与副焦点
(c)鉴别率
(d)其它理论
§20-3 费涅耳环带板
第二章 象的性质
§21 焦点论
§21-1 焦点附近的位相异常
(a)不考虑衍射时的情况
(b)考虑衍射时的情况
(c)实验证明
§21-2 衍射象的强度
(a)衍射积分
(b)焦平面和光轴上的值
(c)几何光学影的边界
(d)焦平面前后的强度分布
(e)子午面内的强度分布
(f)大相对孔径时的情况
§21-3 焦深
(a)弥散圆半径与焦深
(b)中心强度与焦深
(c)瑞利极限
(d)环带开孔的焦深
§21-4 最佳象面
(a)小象差时
(b)大象差时
(c)有高级象差时
§22 象差的衍射象
§22-1 赛得象差的衍射象
(a)球差
(b)彗差
(c)象散
§22-2 象差按幂级数分类及其衍射象
(a)象差图形
(b)强度分布
§22-3 象差函数按正交函数系展开
(a)帕塞瓦尔定理
(b)象差的中心强度
(c)展开中所用的正交多项式
§22-4 虹的理论
§23 鉴别率
§23-1 鉴别率
(a)瑞利分辨极限
(b)使用瑞利值的注意事项
§23-2 显微镜的鉴别率
(a)照明和鉴别率
(b)具有周期结构物体的鉴别率
(c)作为再衍射系统的显微镜
(d)再衍射系统的鉴别率
§23-3 棱镜分光器的分辨本领
(a)瑞利公式
(b)狭缝宽度和谱线宽度的校正
§24 光学系统的频率特性
§24-1 光学传递函数
(a)作为频率滤波器的光学系统
(b)无象差系统的光学传递函数
(c)光学传递函数的计算方法
§24-2 光学传递函数和象的性质
(a)对比度和光学传递函数
(b)明锐度和光学传递函数
§24-3 光学系统的评价方法
(a)光学传递函数和鉴别率
(b)作为评价指标的鉴别率
(c)中心强度(S.D.)
(d)其它评价指标
(e)取样定理
§24-4 象差的光学传递函数
(a)象差的光学传递函数
(b)波动光学与几何光学传递函数的比较
(c)象散和彗差的光学传递函数
(d)用点列图计算光学传递函数
§24-5 光学传递函数的测量方法
(a)电学傅里叶解析法
(b)对比度法
(c)相关函数法
(d)肉眼和感光材料的光学传递函数
第Ⅳ篇 波动光学特论
第一章 特殊光学系统
§25 干涉显微镜和位相差显微镜
§25-1 干涉显微镜
(a)透射型干涉显微镜
(b)落射型干涉显微镜
(c)利用双折射的干涉显微镜
(d)多次反射干涉显微镜
§25-2 位相差显微镜
(a)位相光栅的衍射象
(b)位相差显微镜
(c)可变位相差显微镜
§26 纹影法
§26-1 无象差透镜的纹影象
(a)柱透镜的纹影象
(b)圆透镜的纹影象
§26-2 象差的纹影象
(a)刀口
(b)用位相差法检测象差
§27 用滤波法改善象质
§27-1 振幅滤波器
(a)菱形开孔
(b)环带开孔
(c)使中心强度变为最大的滤波器
(d)提高鉴别率的滤波器
(e)切趾法
§27-2 复数滤波器
(a)模糊象的改善
(b)双焦滤波器
§27-3 空间频率滤波器
第二章 相干光学
§28 全息照相
§28-1 波动的记录和再现
(a)波动的记录
(b)象的再现
(c)全息照相的光学常数
§28-2 全息照相的应用
(a)立体象的再现
(b)实时法和多重曝光法
(c)象差校正
(d)电子波全息照相
(e)X射线全息照相
§29 激光光学
§29-1 光的产生
(a)简谐振子
(b)阻尼辐射
(c)同步加速器发光
(d)史密斯-帕塞尔效应
(e)波动器
(f)切伦柯夫效应
§29-2 受激辐射(激光)
(a)自发辐射和受激辐射
(b)激光的产生
(c)激光的特点
§29-3 激光器
(a)固体激光器
(b)气体激光器
(c)半导体激光器
(d)大功率脉冲激光器
(e)喇曼激光器
§29-4 激光的应用
(a)在干涉仪中的应用
(b)精密测长
(c)慢角速度的精密测定
(d)宇宙通信
(e)强电场的产生
(f)高次谐波的产生
(g)其它
§30 统计光学
§30-1 光的可干涉性
(a)光的寿命
(b)寿命和半宽度
(c)光的相干性
(d)范希坦尔特-泽尼克定理
(e)光的差拍
§30-2 统计光学
(a)光波的相关函数
(b)Γ的场
(c)狭缝的衍射象
(d)光的“起伏”
(e)强度干涉仪
附录 衍射象的图形和数值表
附录1 衍射象的等强度线
附录2 衍射象的照片
附录3 著作
附录4 衍射象强度分布图一览表
附录5 主要的数表和公式汇编等