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高等物理光学(第2版)(“十一五”国家重点图书)

高等物理光学
高等物理光学(第2版)(“十一五”国家重点图书)
作者:羊国光 宋菲君(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-02175-6
定价:38.00元
版本:2
装帧:平装
出版年月:200809
丛书名称:中国科学技术大学精品教材

图书简介:

  本书以现代光学的基本观念和处理方法来讨论传统的物理光学现象,并用傅里叶光学的基本概念贯穿全书.本书共分十三章,内容涉及光的干涉、衍射、偏振,部分相干性理论,光的偏振,晶体光学,导波光学和高斯光学.在衍射理论方面,对菲涅耳与夫琅和费衍射作了较详细的讨论,并对近年来新出现的无衍射光束作了介绍.本书对晶体光学的理论以及电光、磁光和声光效应作了较为深入的分析。还对应用广泛的导波光学和高斯光束光学的理论基础作了较详细的讨论。
  “高等物理光学”是综合性和工业性大学近代光学、激光、光电子学、信息光学和工程光学等专业研究生和大学高年级学生的必修课程。本书的主要读者对象是需要掌握物理光学理论的研究生,经摘选后本书可用作大学高年级有关课程的教材,也可供科技工作者参考。

前言:

作者的话

  高等物理光学是综合性大学和高等师范学院近代光学、激光、光电子等专业研究生和大学高年级学生的必修课程.同时,它又是从事光学和光电子领域科学研究和产品开发的科技人员必需的理论基础.本书的主要读者对象正是需要掌握物理光学理论的研究生,经摘选后本书可用作大学高年级有关课程的教材,也可供科技工作者参考.
  在编著过程中,我们力求以现代光学的基本观念和处理方法来讨论传统的光学现象.例如,本书用平面波展开法来研究光的衍射现象,用平面波角谱观念来处理各种光学课题等,还用系统理论来分析光学成像过程,而不局限于用光波衍射理论.而且本书一开始就引入傅里叶分析方法,以使傅里叶光学即信息光学的基本概念贯穿全书有关章节.
  在选材方面,除了与傅里叶光学有关的内容外,还对部分相干光理论、导波光学及统计光学基础作了较为详细的论述,将有助于读者了解近代光学中这些领域的基本理论和处理方法.晶体光学过去曾是高等光学的主要内容,近年来一般院校重点讲授傅里叶光学,晶体光学只在普通物理课程中作介绍.我们认为这部分内容仍然是许多光学课程的理论基础,因此本书对晶体光学的理论作了较为深入的分析.近年来,电光、磁光和声光效应已在科学技术的各个领域获得了广泛的应用,本书对这些效应的理论基础及典型应用也作了较详细的介绍.
  物理光学课程中常常用到一些数学—物理的处理方法,学习、掌握这些方法,无疑对于加深物理概念的理解是有益的,对于科技人员解决科研和开发中的物理光学课程也会有所帮助.因此,本书在各有关章节中除傅里叶分析以外,还介绍了隐相法、最速下降法、在零级本征函数空间求近似本征函数法(即简并态微扰法)、希尔伯特变换、求解耦合模方程的常数变易法、折射率渐变波导内波动方程的W.K.B解法、求解散斑效应一阶统计的近独立子系最可几分布法等.
  本书著者之一曾长期在中国科学技术大学研究生院讲授“高等光学”课程;著者之二曾在北京大学、北京邮电大学、北京联合大学和中国科学技术大学研究生院开设“傅里叶光学”、“近代光学”课程.本书正是在这些课程讲义的基础上,经较大幅度的改编和扩展而成.为了反映物理光学、信息光学和光电子学的新进展,还参考了近年来国内外发表的经典著作和文献,包括著者撰写的论文.羊国光编著了第一、二、三、四、五、六、八、十二章及附录;宋菲君编著了第七、九、十、十一章及§1.4、§12.5,并对全书作了最后的校勘.由于著者水平有限,书中一定有错误及不妥之处,希望读者批评指正.

羊国光 宋菲君
1989年8月

目录:

总序

修订版前言

作者的话

第1章 光波和光子以及光场的表示
1.1 光的波动性描述——麦克斯韦方程及标量波
1.2 平面波、球面波和圆柱面波
1.3 相速度和群速度
1.4 光的光子本性

第2章 光场的傅里叶分析
2.1 傅里叶变换
2.2 时间信号的傅里叶分析
2.3 二维傅里叶变换和空间频率
2.4 平面波的角谱
2.5 消逝波

第3章 干涉理论基础
3.1 两个单色波的干涉
3.2 多色光的干涉
3.3 扩展光源的干涉
3.4 干涉条纹的定域
3.5 相干条件

第4章 标量衍射理论
4.1 引言
4.2 平面波角谱的衍射理论
4.3 稳相法和最快速下降法
4.4 由基于平面波的衍射积分推导基于球面波的基尔霍夫衍射积分
4.5 巴比涅原理
4.6 菲涅耳近似与夫琅和费近似

第5章 夫琅和费衍射
5.1 透镜的位相变换与夫琅和费衍射的观察
5.2 矩孔和圆孔的夫琅和费衍射
5.3 其他形状孔的衍射
5.4 双缝和多缝的夫琅和费衍射
5.5 光栅的夫琅和费衍射

第6章 菲涅耳衍射
6.1 菲涅耳近似下角谱的传播和菲涅耳积分
6.2 矩孔的菲涅耳衍射
6.3 光栅的菲涅耳衍射
6.4 Talbot效应——周期图形的菲涅耳衍射
6.5 圆孔的菲涅耳衍射

第7章 衍射特论
7.1 光学成像系统的频谱分析
7.2 光学成像系统的分辨率
7.3 焦点附近的光场分布
7.4 无衍射光束——Bessel光束
7.5 全息照相术

第8章 部分相干光理论
8.1 相干性的基本概念
8.2 多色场的解析信号表示
8.3 互相干函数
8.4 互相干函数的极限形式
8.5 时间相干性
8.6 互相干函数的传播
8.7 空间相干性和范西特泽尼克定理
8.8 部分相干光照明的孔径的衍射
8.9 部分相干光的成像

第9章 光的偏振效应和琼斯矩阵表示
9.1 光波偏振态的琼斯矩阵表示
9.2 基本偏振器件的变换矩阵
9.3 折射、反射的偏振效应和相位异常
9.4 散射的偏振效应
9.5 准单色光的偏振效应

第10章 晶体光学
10.1 介电张量
10.2 平面波在晶体中的传播
10.3 折射率椭球和晶体偏振化空间
10.4 光波在单轴晶体中的传播
10.5 双折射现象
10.6 光学活性(自然旋光性)

第11章 光波的调制
11.1 泡克耳斯效应(线性电光效应)和电光调制
11.2 克尔效应(二次电光效应)
11.3 法拉第效应(磁光效应)
11.4 声光效应
11.5 布拉格衍射的耦合模解

第12章 导波光学
12.1 引言
12.2 光线光学近似和全反射相移修正
12.3 平面光波导的电磁理论
12.4 矩形光波导
12.5 用耦合模方法求解波导间的相互作用
12.6 光波在光纤中的传播
12.7 弱导引近似和线偏振模(LP模)
12.8 渐折射率分布平面波导

第13章 高斯光束光学
13.1 光束的概念
13.2 广义测不准关系和空间带宽积
13.3 波动方程的近轴解和高斯光束的特性
13.4 高斯光束通过透镜系统的变换
13.5 模式匹配和几何光学近似
13.6 厄米-高斯光束

附录A13 高斯光束基模表达式的推导

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