光学原理

历史引言

第1章 电磁场的基本性质

1.1 电磁场

1.1.1 麦克斯韦方程

1.1.2 物质方程

1.1.3 突变面处的边...

历史引言

第1章 电磁场的基本性质

1.1 电磁场

1.1.1 麦克斯韦方程

1.1.2 物质方程

1.1.3 突变面处的边界条件

1.1.4 电磁场的能量定律

1.2 波动方程和光速

1.3 标量波

1.3.1 平面波

1.3.2 球面波

1.3.3 谐波和相速

1.3.4 波包和群速

1.4 矢量波

1.4.1 一般的电磁平面波

1.4.2 谐电磁平面波

（a）椭圆偏振

（b）线偏振和圆偏振

（C）偏振态的表征——斯托克斯参量

1.4.3 任意形式的谐矢量波

1.5 平面波的反射和折射

1.5.1 反射定律和折射定律

1.5.2 菲涅耳公式

1.5.3 反射率和透射率；反射和折射产生的偏振

1.5.4 全反射

1.6 波在分层媒质中的传播和介质膜理论

1.6.1 基本微分方程

1.6.2 分层媒质的特性矩阵

（a）均匀介质膜

（b）分层媒质作为均匀薄膜的膜堆

1.6.3 反射系数和透射系数

1.6.4 均匀介质膜

1.6.5 周期性分层媒质

第2章 电磁势和电磁极化

2.1 真空中的电动势

2.1.1 矢势和标势

2.1.2 推迟势

2.2 极化和磁化

2.2.1 用极化强度和磁化强度表示矢势和标势

2.2.2 赫兹矢量

2.2.3 一个线性电偶极子的场

2.3 洛伦兹·洛伦茨公式和初等色散理论

2.3.1 介电极化率和磁极化率

2.3.2 有效场

2.3.3 平均极化率：洛伦兹-洛伦茨公式

2.3.4 初等色散理论

2.4 用积分方程处理电磁波的传播

2.4.1 基本积分方程

2.4.2 埃瓦尔德·欧西恩消光定理和洛伦兹.洛伦茨公式的严格推导

2.4.3 借助埃瓦尔德·欧西恩消光定理处理平面波的折射和反射

第3章 几何光学基础

3.1 对于极短波长的近似处理

3.1.1 程函方程的推导

3.1.2 光线和几何光学的强度定律

3.1.3 振幅矢量的传播

3.1.4 推广和几何光学的适用范围

3.2 光线的一般性质

3.2.1 光线的微分方程

3.2.2 折射定律和反射定律

3.2.3 光线汇及其焦点特性

3.3 几何光学的其他基本定理

3.3.1 拉格朗日积分不变式

3.3.2 费马原理

3.3.3 马吕斯和杜平定理及一些有关定理

第4章 光学成像的几何理论

4.1 哈密顿特征函数

4.1.1 点特征函数

4.1.2 混合特征函数

4.1.3 角特征函数

4.1.4 旋转折射面的角特征函数近似形式

4.1.5 旋转反射面的角特征函数近似形式

4.2 理想成像

4.2.1 一般定理

4.2.2 麦克斯韦“鱼眼

4.2.3 面的无像散成像

4.3 具有轴对称的射影变换（直射变换）

4.3.1 一般公式

4.3.2 远焦情况

4.3.3 射影变换的分类

4.3.4 射影变换的组合

4.4 高斯光学

4.4.1 旋转折射面

4.4.2 旋转反射面

4.4.3 厚透镜

4.4.4 薄透镜

4.4.5 一般共轴系统

4.5 广角光锥的无像散成像

4.5.1 正弦条件

4.5.2 赫谢耳条件

4.6 像散光锥

4.6.1 细光锥的焦点特性

4.6.2 细光锥的折射

4.7 色差和棱镜的色散

4.7.1 色差

4.7.2 棱镜的色散

4.8 辐射度量学和孔径

4.8.1 辐射度量学的基本概念

4.8.2 光阑和光瞳

4.8.3 像的亮度和照度

4.9 光线追迹

4.9.1 斜子午光线

4.9.2 傍轴光线

4.9.3 不交轴光线

4.10 非球面的设计

4.10.1 轴上无像散的实现

4.10.2 不晕的实现

4.11 投影法图像重建（计算机层析术）

4.11.1 引言

4.11.2 吸收媒质中的光束传播

4.11.3 射线积分和投影

4.11.4 N维Radon变换

4.11.5 计算机层析术的截面重建和投影－层析定理（projection-slicetheorem）

第5章 像差的几何理论

5.1 波像差和光线像差；像差函数

5.2 施瓦茨蔡耳德微扰程函

5.3 初级（赛德尔）像差

5.4 初级像差的相加定理

5.5 一般共轴透镜系统的初级像差系数

5.5.1 利用两条傍轴光线表示的赛德尔公式

5.5.2 利用一条傍轴光线表示的赛德尔公式

5.5.3 佩茨瓦尔定理

5.6 例子：一个薄透镜的初级像差

5.7 一般共轴透镜系统的色差

第6章 成像仪器

6.1 眼睛

6.2 照相机

6.3 折射望远镜

6.4 反射望远镜

6.5 照明仪器

6.6 显微镜

第7章 干涉理论基础和干涉仪

7.1 引言

7.2 两个单色波的干涉

7.3 双光束干涉：波阵面分割

7.3.1 杨氏实验

7.3.2 菲涅耳双面镜和类似装置

7.3.3 准单色光条纹和白光条纹

7.3.4 使用狭缝光源；条纹的可见度

7.3.5 应用于测量光程差：瑞利干涉仪

7.3.6 应用于测量光源的角幅度：迈克耳孙测星干涉仪

7.4 驻波

7.5 双光束干涉：振幅分割

7.5.1 平行平面板产生的条纹

7.5.2 薄膜产生的条纹；斐索干涉仪

……

第8章 衍射理论基础

第9章 像差的衍射理论

第10章 部分相干光的干涉和衍射

第11章 严格的衍射理论

第12章 光在超声波上的衍射

第13章 不均匀媒质产生的散射

第14章 金属光学

第15章 晶体光学

附录A 变分法

附录B 光学、电子光学和波动力学

附录C 积分的渐近近似

附录D 狄拉克δ函数

附录E 洛伦兹-洛伦茨定律严格推导所用的一个数学引理（2.4.2节）

附录F 电磁场中不连续态的传播（3.1.1节）

附录G 泽尼克圆多项式（9.2.1节）

附录H 谱相干度不等式｜μ12（ν）｜≤1（10.5节）

附录I 倒易不等式的证明（10.8.3节）

附录J 两个积分的计算（12.2.2节）

附录K 标量波场中的能量守恒（13.3节）

附录L 琼斯引理的证明（13.3节）

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