本书涵盖了几何光学、波动光学和量子光学的核心内容，包括光线光学、光的植动性与矢量性、光的相干性、光的衔射、部分相干光学、固体光学、量子化光场等；同时包含了现代光学的一些前沿领域，如现代量子光学、原子光学、超快光学、特种材料光学、引力光学等。本书十分注重现代光学理论体系的完整性及其内在联系，包含了光线光学与波动光学之间、波动光学与量子光学之间的相互过撞等内容，同时尽可能多地把现代光学的新理论、新方法和新应用包括进去，使得读者通过本书，能够较系统、全面地掌握现代光学的基础理论，把握现代光学的发展方向，较快地进入到现代光学的前沿。
样章试读
目录
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序 一
序 二
前 言
第一篇 现代光学基础
第1章 光线光学 3
1.1 费马原理 3
1.1.1 反射定律 3
1.1.2 折射定律(斯湿耳定律) 4
1.1.3 物像之间的等光程性 4
1.1.4 凹球面镜反射 5
1.2 哈密顿光学 5
1.2.1 光线微分方程 5
1.2.2 哈密顿正则方程 10
1.2.3 哈密顿正则方程在近轴光学中的应用 11
1.2.4 程函方程 13
4.3 近轴光学 14
1.3.1 光线变换矩阵的定义 14
1.3.2 常见光学元件的变换矩阵 16
1.3.3 反向传输的变换矩阵 18
1.3.4 成像矩阵 19
1.3.5 矩阵方法与常规方法之间的联系 20
1.4 光线追迹 21
1.4.1 斜子午光线 22
1.4.2 傍轴光线的追迹 23
4.5 初级像差理论 24
1.5.1 波像差和光钱像差 24
1.5.2 赛德尔变量 26
1.5.3 初级(赛德尔)像差 27
1.5.4 一般共轴透镜系统的初级像差系数 30
1.5.5 色差 33
4.6 儿何光学与波动光学的过渡 35
1.6.1 波动光学过擅到儿何光学 35
1.6.2 几何光学到波动光学 37
1.6.3 光线量子力学理论 38
第2章 光的波动性与矢量性 42
2.1 波动方程 42
2.2 光波的表示 43
2.2.1 一维平面波 43
2.2.2 三维平面波 44
2.2.3 球面披 44
2.2.4 柱面波 45
2.2.5 几种重要的光束 46
2.3 光的传播速度 48
2.4 能流 坡印亭矢量 51
2.5 光的偏振 53
2.5.1 偏振光的分类 53
2.5.2 偏振光的描述方法 56
2.6 完全偏振光 57
2.6.1 琼斯矢量 57
2.6.2 琼斯矩阵 58
2.6.3 正交偏振 60
2.6.4 琼斯矩阵的本征矢 61
2.6.5 琼斯反射和透射矩阵 62
2.7 部分偏振光 65
2.7.1 相干矩阵 65
2.7.2 偏振度 68
2.7.3 相干矩阵通过偏振光学元件的变换 70
2.7.4 部分相干、部分偏振光 72
第3章 光的相干性 73
3.1 干涉的基本原理 73
3.1.1 线性叠加原理 73
3.1.2 波阵面分割 74
3.1.3 振幅分割 75
3.2 部分相干性 78
3.3 时间相干性 79
3.4 空间相干性 81
3.4.1 两个独立点光源之间的空间相干性 81
3.4.2 扩展光源的空间相干 83
第4章 光的衍射 85
4.1 基尔霍夫衍射理论 85
4.1.1 格林定理 85
4.1.2 菲理耳基尔霍夫积分公式 86
4.1.3 衍射积分公式与惠更斯原理的联系与差别 87
4.1.4 互补光阑巴比理原理 88
4.1.5 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 89
4.2 夫琅禾费衍射图样 90
4.2.1 单狭缝衍射 90
4.2.2 矩孔衍射 91
4.2.3 圆孔衍射 92
4.2.4 双狭缝衍射 94
4.2.5 衍射光栅 95
4.2.6 光栅的类型 98
4.2.7 凹面光栅的衍射和罗兰圃 99
4.2.8 其他形状的孔 101
4.3 菲涅耳衍射图样 102
4.3.1 菲涅耳带 102
4.3.2 波带片 104
4.4 傅里叶变换光学 104
4.4.1 透镜的傅里叶变换 104
4.4.2 傅里叶变换频谱学 105
第5章 部分相干光学 108
5.1 基本概念和定义 109
5.1.1 时间相干性和相干时间 109
5.1.2 空间相干性与相干区域 111
5.2 部分相干光的数学表述 114
5.2.1 互相干函数和复相干度 114
5.2.2 交叉光谱密度和谱相干度 121
5.2.3 相关函数的传输 124
5.2.4 范西泰特一策尼克定理及举例 128
5.3 空间一频率域中的部分相干光场 131
5.3.1 部分相干场的相干模式表述 132
5.3.2 交叉光谱密度作为关联函数的严格表述 134
5.3.3 激光谐振腔模式相干理论 135
5.3.4 部分相干激光谐振腔 137
5.4 部分相干光束 141
5.4.1 单色光束 141
5.4.2 部分相干光束 143
5.4.3 Gaussian Schell model光束 144
5.5 光源空间相干性对光场频谱场的影响 146
5.5.1 两个部分关联的源产生的光场的频谱 146
5.5.2 标皮定律 150
5.6 部分相干物质波 152
5.6.1 物质波与超冷原子气体 153
5.6.2 物质披相干性的描述 155
5.6.3 部分相干物质波的张量ABCD定律 156
5.6.4 部分相干物质波的演化 159
第6章 固体光学 163
6.1 介质中的麦克斯韦方程组和波动方程 163
6.2 光在各向同性电介质中的传播色散 165
6.3 光在导电介质中的传播 168
6.3.1 极低频率 169
6.3.2 一般情况 169
6.4 光在吸收介质边界上的反射和折射 170
6.4.1 复折射率 170
6.4.2 斜入射时折射角￠与入射角θ的关系 171
6.4.3 折射定律(复折射率) 172
6.4.4 反射率公式 172
6.5 光在晶体中的传播 174
6.5.1 晶体中的波动方程 174
6.5.2 披矢面176
6.5.3 相速度面 178
6.5.4 光线速度面 179
6.6 光在界面上的双折射 181
6.6.1 双折射、寻常波与非常被 181
6.6.2 偏振棱镜 183
6.7 旋光性、磁光效应和电光效应 184
6.7.1 旋光性 184
6.7.2 磁光效应 187
6.7.3 电光效应 189
6.8 非线性光学简介 191
第7章 量子化光场 195
7.1 辐射场的量子化 195
7.2 光子数态 198
7.3 多模电磁场 203
7.4 光子相位算符 206
7.4.1 相位算符的定义和性质 206
7.4.2 相位算特本征杏 211
7.4.3 单模光子数态的物理性质 213
7.4.4 单模相位态的物理性质 215
7.5 相干态 217
7.5.1 相干态的定义 217
7.5.2 相干态的正交性、归一性和完备性 220
7.5.3 相干态的物理性质 222
7.5.4 相干态和最小不确定态 224
7.5.5 相干态的图形 226
7.5.6 多模相干态 227
7.6 压缩态 227
7.6.1 压缩态物理性质 227
7.6.2 压缩态和不确运性关系 229
7.6.3 压缩算符和压缩相干态 231
7.6.4 多模压缩态 234
第一篇 参考文献 236
第一篇 重要参考书目 239
第二篇 现代光学前沿
第8章 现代量子光学 243
8.1 超快光速与超慢光速 243
8.1.1 群速度与折射率的关系 243
8.1.2 超快光速 244
8.1.3 超慢光速 246
8.2 量子频标与光频梳 248
8.2.1 量子频标原理 249
8.2.2 几个实用的量子频标 251
8.2.3 从原子钟到光钟光频梳技术 252
8.3 光子角动量 256
8.3.1 光束轨道角动量的经典理论 258
8.3.2 光束轨道角动量的量子描述 259
8.3.3 光束轨道角动量的张量分析 262
8.4 单光子干涉 264
8.4.1 早期实验264
8.4.2 单光子光源下的干涉实验 266
8.4.3 单光子干涉的意义和应用 268
8.5 双光子纠缠 269
8.5.1 EPR佯谬及实验检验 270
8.5.2 量于纠缠 272
8.5.3 量子隐形传态 273
8.6 量子真空效应 276
8.6.1 真空涨落与零点能 277
8.6.2 Casimir效应 277
8.6.3 Pur效应 279
8.6.4 真空极化 280
8.6.5 正负电子对的产生 281
8.6.6 真空与物质的相互作用 283
参考文献 287
第9章 原子光学 295
9.1 光场对原子的作用力 295
9.2 激光冷却原子 297
9.2.1 多普勒冷却 297
9.2.2 低于多普勒极限的冷却 299
9.3 玻色-爱因斯坦凝聚 302
9.3.1 玻色-爱因斯坦凝聚态的概念 302
9.3.2 BEC形成的条件 303
9.3.3 BEC的理论描述及性质 305
9.3.4 BEC的实现 306
9.3.5 BEC实验结果 312
9.4 原子激光 314
9.5 原子干涉 317
9.6 原子光学中的矩阵方法 319
9.6.1 原子光学中的矩阵定义 320
9.6.2 原子干涉仪中的相位差 322
9.6.3 能级原子干涉仪的精度分析 325
参考文献 327
第10章 超快光学 333
10.1 超短脉忡激光 333
10.1.1 激光发展简述 333
10.1.2 飞秒脉冲激光器的种类 335
10.1.3 飞秒激光关键技术 336
10.1.4 飞秒激光的应用 340
10.1.5 阿秒脉冲激光研究进展 343
10.2 单周期脉神光束 345
10.2.1 复点源电偶极子辐射场 345
10.2.2 亚周期臆忡矢量光束的理论描述 346
10.3 超强激光 350
10.3.1 超强激光的一些重要物理量 352
10.3.2 不同强度下激光电磁场对电子的作用力 352
10.3.3 激光电场中的原子和分子 354
10.3.4 超强激光在介质中的自聚焦和成丝 355
10.3.5 高次谐坡的产生 357
10.3.6 超强激光的应用 358
10.4 激光诱导核聚变 364
10.4.1 核聚变及其条件 364
10.4.2 惯性约束核聚变 366
10.4.3 激光快点火方案 367
10.4.4 大型激光诱导核聚变装置 368
参考文献 370
第11章 特种材料光学 373
11.1 纳米光学 373
11.1.1 扫描近场光学显微镜纳米光学成像技术 373
11.1.2 激光光慑——纳米光学操纵技术 376
11.1.3 纳米光纤纳米光学传输技术 380
11.1.4 纳米发光——纳米光学材料技术 382
11.2 光子晶体 384
11.2.1 光子晶体的结构 384
11.2.2 光子晶体的特征 385
11.2.3 光子晶体的理论 386
11.2.4 光子晶体的制作和应用 387
11.3 半导体光学 387
11.3.1 半导体能带理论 388
11.3.2 半导体激光 389
11.3.3 半导体量子点 391
11.3.4 半导体光学微腔 392
11.4 负折射率材料及其性质 397
11.4.1 负折射率材料的基本物理分析 398
11.4.2 负折射率材料的折射和成像 399
11.4.3 负折射率材料的其他特殊效应 401
11.4.4 负折射率材料的制作 403
参考文献 405
第四章 引力光学 409
12.1 引力透镜与等效折射率 409
12.1.1 引力透镜概述 409
12.1.2 引力透镜基本理论 413
12.1.3 用等效折射率分析引力透镜 415
12.1.4 应用 420
12.1.5 真雪等效折射率的来源 429
12.2 霍金辐射 432
12.2.1 黑洞概述 433
12.2.2 黑洞热力学 434
12.2.3 霍金辐射 435
12.3 引力波探测技术 437
12.3.1 引力披概述 37
12.3.2 激光干涉——引力波探测新技术 439
12.3.3 几项大型的激光干涉引力波探测工程 441
12.4 宇宙学中的其他光学问题 442
12.4.1 红移 442
12.4.2 微波背景辐射 445
12.4.3 超新星标准烛光 448
参考文献 454
附录A 基本物理常量 459
附录B SI词头 460
附录C 矢量分析常用公式 461
中英文对照索引 463
京公网安备 11010102004214号