本书是伟大的物理学家Arnold Sommerfeld的“理论物理学教程”第四卷《光学》的中文翻译, 书中对光的反射与折射、运动介质和运动光源光学、色散理论、晶体光学和衍射理论的物理和数学原理作了系统和深刻的讨论,其中若干成果是他本人及其学生的创造性贡献.
样章试读
目录
- 目录
Sommerfeld 及其成就
总序
第四卷序
引言 1
§1 几何光学、物理光学、生理光学以及光学发展历史年表 1
第1章 光的反射和折射 6
§2 回顾电动力学：理想自然光的基本原理 6
§3 Fresnel公式：从光疏介质到光密介质的传播 11
A 电矢量垂直于入射面 12
B 磁矢量垂直于入射面 15
C 垂直入射时反射的人工抑制 16
§4 Fresnel 公式图解讨论, Brewster 定律 17
A 偏振面平行于入射平面 18
B 偏振面垂直于入射面 20
C 偏振光的实际产生 21
D 从电子理论的角度来看Brewster定律 22
E 能量考虑: 反射功率r和透射功率 d 23
§5 全反射 24
A Fresnel 公式的讨论 24
B 进入光疏介质的光 27
C 波动力学的隧道效应 28
D 椭圆偏振光和圆偏振光的产生 29
§6 金属反射 29
A Fresnel 公式 31
B Hagen 和 Rubens 的实验 32
C 金属、玻璃和颜料的颜色的一些评论 33
§7 薄膜和厚板的颜色 34
A 一般情况 34
B 潮湿沥青上的油斑 36
C 镀膜 (消反射) 透镜 38
D 肥皂泡和 Newton 环 39
E 方法比较：求和或边界值处理 39
F Lummer-Gehrke 板 (1902) 42
G Perot 和 Fabry 干涉仪 (约 1900 年) 44
§8 光驻波 47
A 在金属表面垂直入射的单色线偏振光 47
B 斜入射的光线 49
C Lippmann 的彩色摄影 49
第2章 运动介质和运动光源光学——天文学专题 51
§9 光速的测量 51
§10 光行差和视差 53
§11 Doppler 效应 57
§12 Fresnel 拖曳系数和 Fizeau 实验 59
§13 移动反射镜的反射 62
§14 Michelson 实验 64
§15 Harress、Sagnac 和 Michelson-Gale 的实验 69
§16 光的量子理论 71
第3章 色散理论 76
§17 电子的紫外共振 76
§18 除紫外线电子共振振荡外的离子红外共振振荡 81
§19 反常色散 84
§20 偏振面的磁旋转 88
§21 正常 Zeeman 效应与反常 Zeeman 效应的一些特征 92
§22 相速度 信号速度 群速度 99
A 有界波列的 Fourier 表示 99
B 波前在色散介质中的传播 101
C 前驱波 102
D 最终稳定态下的信号 104
E 群速度和能量传输 106
§23 色散的波动力学理论 107
A 旧的色散公式和波动力学公式的对比 108
B 公式 (3) 的推导纲要 110
第4章 晶体光学 112
§24 Fresnel 椭球 折射率椭球 主介电轴 112
§25 平面波及其偏振的结构 115
§26 对偶关系 光线面和法线面 光轴 121
A 光线面的讨论 124
B 光轴 127
C 法线面 128
§27 双折射问题 129
A 根据 Huygens 原理得出的双折射 130
B 作为边值问题的折射定律 131
C 反射光和折射光的振幅 133
§28 晶体的光学对称性 134
§29 旋光晶体和液体 138
A 螺旋形晶体结构的回转矢量 138
B 石英中偏振面的旋转 140
C 旋光液体 143
§30 Nicol 棱镜 四分之一波片 电气石钳 二向色性 144
A Nicol 棱镜 144
B 四分之一波片和 Babinet 补偿器 146
C 电气石和偏振滤波片 148
§31 晶片造成的平行偏振光和会聚偏振光的干涉现象 149
A 平行光 150
B 会聚光 152
第5章 衍射理论 158
§32 光栅理论 159
A 线型光栅 159
B 交叉光栅 163
C 空间光栅 164
§33 大量随机分布颗粒的衍射 169
§34 Huygens 原理 172
A 球面波 172
B Green 定理和 Huygens 原理的 Kirchho 公式 173
C Green 函数和 Huygens 原理的简化公式 175
D Fraunhofer 衍射和 Fresnel 衍射 177
E Babinet 原理 179
F 黑屏或反射屏 181
G 两个推广 181
§35 几何光学和波动光学中的阴影问题 182
A 程函 182
B 用波动光学理论解释阴影的产生 184
C 圆盘衍射 188
D 圆孔衍射与 Fresnel 波带 191
E 衍射相似定律 195
§36 矩形孔和圆形孔的 Fraunhofer 衍射 196
A 矩形孔衍射 197
B 狭缝衍射 198
C 圆孔衍射 199
D 相位光栅 201
E §35 B 的补充内容——多边形衍射孔形成的光扇 206
§37 狭缝的 Fresnel 衍射 209
A Fresnel 积分 210
B 对衍射图样的讨论 213
C 直边衍射 215
§38 若干衍射问题的严格解 218
A 直边问题 219
B 分支解的构建 222
C 用 Fresnel 积分表示 U 227
D 直边的衍射场 230
E 推广 233
F 关于分支解的基本讨论 234
第6章 关于衍射理论的附录 240
§39 极窄狭缝的衍射 240
A 狭缝的边值问题 240
B 积分方程 (10) 和 (12) 的解 244
C 讨论 247
§40 光学仪器的分辨本领 254
A 线光栅的分辨本领 255
B 阶梯光栅和干涉光谱仪 257
§41 棱镜分辨本领的基本理论 260
A 关于分辨本领的一般考虑 262
B 在光栅和干涉光谱仪中的应用 263
§42 望远镜、眼睛, 以及 Michelson 对恒星大小的测量 264
§43 显微镜 269
A Abbe 的显微镜理论 271
B 相位光栅在显微镜中的重要性 272
C 发光与被照明物体 273
§44 关于 Young 的衍射解释 273
A 衍射问题 Kirchho 解的重构 274
B 锥上的面积分约简为衍射孔边界上的线积分——Young 理论的改进 276
C 围道积分的讨论 278
§45 近焦点衍射 279
A Debye 的假设 279
B 焦点近邻处的衍射场 280
C 光锥轴上以及轴附近的振幅和相位 282
D 柱面波及其相位跃变 283
§46 电磁矢量问题的 Huygens 原理 284
§47 Chevenkov 辐射 287
A Chevenkov 电子的场 288
B Chevenkov 电子的辐射 292
C 考虑色散的 Chevenkov 辐射 294
D 最后的关键评注 294
§48 几何光学的补充: 弯曲光线, 正弦条件, 透镜公式, 彩虹 295
A 光线的曲率 296
B Abbe 的正弦条件 298
C 关于直线光束的结构 300
D 关于透镜公式 301
E 扩散产生的弯曲光线和彩虹理论的评注 303
§49 白光的本性 ——光子理论和互补性 309
习题 313
习题解答 315
译后记 327
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