现代经典光学

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丛书名：普通高等教育“十三五”光电信息科学与工程专业规划教材

• 作者：袁晓东编著
• 出版时间：2018/12/1
• ISBN：9787030586315
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:本书适用于高等学校光电信息科学与工程专业的学生

• 中图法分类：O43 
• 页码：228
• 版次：31
• 开本：16
• 字数：(单位：千字)

内容简介

本书首先介绍光学发展中的一些重要事件，使读者对光学发展的历史和相关物理知识有一个总体回顾；根据光的电磁波属性，讨论光波在介质界面上的反射和折射，光波在金属材料表面的反射与表面等离激元，光学偏振的表示方法，不同的光学偏振在各向异性介质中的传播以及光传播的可逆性讨论；通过空间傅里叶变换引入光波场的频域表示，为分析解决复杂光学问题提供新的理论途径，同时对夫琅禾费衍射的讨论提供有力支持；在前述理论的基础上，本书对光栅、法布里-珀罗干涉仪、光学薄膜等一些典型的光学器件进行讨论；光学相干和集光率的系统阐述能够使读者更好地分析和理解许多光学现象；光学成像的衍射理论用波动光学的思想方法对光学成像过程进行了系统分析；本书最后讨论光子晶体，由此引入一种关于光在周期性排列介质中传播的全新研究方法。

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目 录

目录
前言
第1章 光学发展的历史简介 1
1.1 17～18世纪的光学发展 1
1.2 19世纪的光学——光的波动性 4
1.3 20世纪的光学——相对论和光的波粒二象性 7
习题 11
第2章 光的基本电磁理论 14
2.1 介质中的麦克斯韦方程组 14
2.2 电磁场的能量密度和能流密度，坡印廷定理 17
2.3 均匀介质中的平面波 19
2.4 平面波在介质界面上反射和折射的斯涅耳定律 23
2.5 平面波在介质界面上的反射和折射的菲涅耳反射系数公式 24
2.6 光波在界面上反射的阻抗讨论 25
2.7 全反射 27
2.8 光强、光功率反射率和透射率 30
习题 31
第3章 金属的光学性质与金属表面等离激元 32
3.1 金属介质的介电常数 32
3.2 光波在金属表面的反射与透射 35
3.3 金属表面等离激元的传播特征 39
3.4 金属薄膜表面等离激元 41
3.5 二维材料表面等离激元 42
习题 45
第4章 光学偏振的表示方法 46
4.1 光学偏振的琼斯矢量表示 46
4.2 光学偏振的相干矩阵表示 50
4.3 光学偏振的斯托克斯参量表示 53
4.4 偏振度的其他测量方法 58
习题 60
第5章 各向异性介质中的光波 62
5.1 无源无损各向异性介质的介电张量 62
5.2 各向异性介质中的光波 64
5.3 折射率椭球与求解各向异性介质中光波的几何作图法 67
5.4 单轴晶体 70
5.5 光波入射到晶体界面上的折射 73
5.6 介质的旋光性 74
5.7 法拉第旋光效应 78
习题 80
第6章 光传播的可逆性 81
6.1 麦克斯韦方程与光学可逆性 81
6.2 可逆与非可逆光学系统举例 82
6.3 光波在介质薄膜上的反射与透射 84
6.4 光波在有吸收介质薄膜上的反射与透射 86
习题 87
第7章 傅里叶变换及其在光学中的应用 89
7.1 傅里叶级数与傅里叶积分 89
7.2 分析信号 92
7.3 狄拉克δ函数 93
7.4 功率谱 95
7.5 卷积定理 96
7.6 光学脉冲在色散介质中的传播 98
7.7 高斯光束与厄米高斯光束 102
习题 105
第8章 光的衍射 107
8.1 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 107
8.2 夫琅禾费衍射 110
8.3 夫琅禾费衍射条件 113
习题 116
第9章 衍射光栅 118
9.1 光栅夫琅禾费衍射 118
9.2 光栅光谱仪的光谱分辨能力 120
9.3 声光光栅 123
习题 127
第10章 法布里-珀罗干涉仪 129
10.1 法布里-珀罗干涉仪的透射光强与精细度 129
10.2 法布里-珀罗干涉仪的特性参数 131
10.3 法布里-珀罗干涉仪用作光谱分析 134
10.4 法布里-珀罗干涉仪增强法拉第旋光效应 136
习题 138
第11章 光学薄膜 139
11.1 单层薄膜两个界面上的电场和磁场与传输矩阵 139
11.2 光波在介质薄膜上的振幅反射系数和透射系数 140
11.3 全方向任意偏振完全反射镜 147
11.4 光波在折射率周期渐变薄膜上的反射和透射 150
习题 152
第12章 光学相干 154
12.1 光学相干的描述 154
12.2 杨氏双缝干涉与横向相干尺度 156
12.3 纵向相干性、频率宽度与相干时间 158
12.4 快探测器与慢探测器 162
12.5 相关函数 164
12.6 纵向相干性的相干度描述 165
12.7 Wiener-Khintchine定理与傅里叶变换光谱仪 167
12.8 横向相干性的相干度描述与van Cittert-Zernike定理 168
12.9 普通光源(非激光光源)与光强相关 171
习题 173
第13章 集光率和相干模式 175
13.1 集光率和辐射度 175
13.2 光学成像系统的集光率守恒 176
13.3 光波的纵模与横模 177
13.4 光波模式与相干性 179
13.5 集光率与光谱仪的光功率收集能力 182
13.6 非定域条纹和定域条纹 184
习题 187
第14章 光学成像的衍射理论 188
14.1 光学透镜的傅里叶变换性质 188
14.2 理想和非理想成像系统 191
14.3 点扩散函数、振幅传递函数和光学传递函数 192
14.4 相干光照明成像系统和非相干光照明成像系统的比较 196
14.5 光学全息成像 198
习题 201
第15章 光子晶体简介 203
15.1 非均匀介质中的麦克斯韦方程组 203
15.2 光子晶体主方程的一些基本性质 204
15.3 光子晶体的平移对称性 206
15.4 一维光子晶体——多层介质薄膜 207
15.5 光子晶体中电磁场方程的平面波解法 211
15.6 一维光子晶体的平面波展开法求解 213
15.7 一维光子晶体——斜入射 215
15.8 一维光子晶体的模式谱密度与光子晶体缺陷 216
习题 219
参考文献 220