基礎光學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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內容簡介

　　本書對光學的普遍現象、基本原理和基礎理論體係進行瞭較全麵和係統的闡述，內容包括幾何光學、光學儀器和光度學，建立在波動理論基礎上的乾涉、衍射和偏振的理論和應用以及光與物質相互作用的原理和器件等，並配有適當的例題和習題以加深對知識的理解和掌握。本書可作為物理學、光電信息科學與工程、電子科學與技術、應用物理、測控技術與儀器等理工科專業本科學生的教材或參考書，也可作為相關行業技術人員的參考書。

目錄

前言緒論0.1光學及其研究內容0.2光學發展史0.3學習方法第1章幾何光學1.1幾何光學的基本概念和基本定律1.1.1光源、光波與光綫的概念1.1.2光綫傳播的基本定律1.1.3全反射1.1.4摺射棱鏡1.2惠更斯原理1.2.1惠更斯原理的物理錶述1.2.2對光的反射和摺射定律的解釋1.3費馬原理1.3.1光程的概念1.3.2費馬原理的錶述1.3.3費馬原理對幾何光學傳播定律的驗證1.4光學成像的基本概念1.4.1光束、光具組、像與物1.4.2物方和像方、理想光具組、物與像的共軛性1.4.3等光程性、等光程麵1.5共軸球麵組的成像規律1.5.1單球麵的摺射規律1.5.2傍軸光綫的成像規律1.5.3傍軸物點的成像規律和橫嚮放大率1.5.4多球麵逐次成像1.6透鏡及其成像規律1.6.1薄透鏡焦距公式1.6.2成像公式——高斯公式和牛頓公式1.6.3薄透鏡成像的作圖法1.6.4共軸透鏡組成像1.7光學成像儀器1.7.1眼睛的構造和成像機能1.7.2放大鏡和目鏡1.7.3顯微鏡1.7.4望遠鏡1.7.5照相機1.7.6投影儀1.8光度學和光闌1.8.1光度學簡介1.8.2輻射通量和光通量1.8.3發光強度1.8.4照度1.8.5亮度1.8.6光闌1.9像差1.9.1球差1.9.2彗差1.9.3像散和場麯1.9.4畸變1.9.5色像差習題第2章光的波動概念和描述2.1描述光波的基本參數2.2光速和光強2.3光波的基本分類及其數學描述2.3.1平麵波的數學描述2.3.2球麵波的數學描述2.3.3共軛光波及光強的復振幅錶示2.4波前函數習題第3章光的偏振3.1光波的偏振態3.1.1偏振片3.1.2自然光3.1.3綫偏振光3.1.4馬呂斯定律3.1.5部分偏振光3.1.6圓偏振光3.1.7橢圓偏振光3.2完全偏振光的瓊斯矩陣錶示3.2.1瓊斯矢量3.2.2偏振光的瓊斯矩陣錶示3.3立體視覺與立體電影3.3.1立體視覺3.3.2立體電影習題第4章光波在界麵的反射和摺射規律4.1入射、反射和摺射光的光矢量的分解4.2菲涅耳反射和摺射公式4.3光在界麵反射時的相位躍變——半波損失4.4光在介質界麵傳播時偏振態的變化——布儒斯特角4.5幾種典型情況下反射光的相位變化4.5.1正入射4.5.2掠入射*4.5.3全反射4.5.4光在多層介質界麵的反射和摺射4.6光強和能流的反射率和透射率4.7斯托剋斯倒逆關係習題第5章光的乾涉5.1波的疊加原理5.2波的相乾疊加和非相乾疊加5.2.1波的乾涉5.2.2相乾疊加5.3光波的相乾條件5.4兩個理想點光源的乾涉5.5楊氏乾涉5.6乾涉條紋的反襯度5.7分波前乾涉5.7.1菲涅耳雙麵鏡5.7.2菲涅耳雙棱鏡5.7.3勞埃德鏡5.8分振幅乾涉5.8.1等傾乾涉5.8.2等傾乾涉條紋的特點5.8.3等厚乾涉5.8.4楔形薄膜的等厚條紋——劈尖乾涉5.8.5牛頓環5.8.6增透膜和增反膜5.8.7邁剋爾遜乾涉儀5.8.8光場的時空相乾性5.8.9多光束乾涉�蔔ú祭錸茬曷�乾涉儀習題第6章光的衍射6.1衍射現象6.2光的衍射及其分類6.3衍射的特點6.4惠更斯�蔔頗�耳原理6.5菲涅耳�不�爾霍夫衍射積分公式6.6衍射的巴比涅原理6.7菲涅耳衍射6.8矢量圖解法6.9菲涅耳波帶片6.10夫琅禾費單縫衍射6.10.1利用振動矢量圖法求解單縫夫琅禾費衍射的光強分布6.10.2利用菲涅耳�蔔蚶藕譚蜒萇浠�分公式求解單縫夫琅禾費衍射的光強分布6.10.3夫琅禾費單縫衍射的光強分布特點6.11夫琅禾費矩孔衍射6.12夫琅禾費圓孔衍射以及光學儀器的分辨本領6.12.1夫琅禾費圓孔衍射6.12.2光學儀器的分辨本領習題第7章衍射光柵7.1夫琅禾費多縫衍射7.1.1多縫衍射的強度分布7.1.2縫間乾涉引起的光場分布7.2衍射光柵7.2.1光柵光譜的形成原理7.2.2光柵光譜的譜綫寬度7.2.3光柵的色散本領7.2.4光柵的色分辨本領7.2.5光柵的自由光譜範圍7.3閃耀光柵7.4全息技術基礎7.4.1全息技術發展曆史簡述7.4.2波前記錄與再現7.4.3全息照相的特點7.4.4全息圖的分類習題第8章晶體光學8.1雙摺射現象8.1.1晶體的光軸8.1.2晶體中光波的偏振8.2晶體中光波的波麵8.2.1主摺射率、正晶體和負晶體8.2.2晶體中的波麵8.3利用惠更斯作圖法確定o光和e光的傳播方嚮8.3.1光在主截麵內的斜入射8.3.2光在主截麵內的垂直入射8.3.3光在垂直於光軸的平麵內的斜入射8.4晶體光學器件8.4.1晶體偏振片8.4.2偏光棱鏡8.4.3偏光分束棱鏡8.4.4波晶片——偏振態的改變8.4.5補償器8.5偏振光的檢驗8.5.1自然光和圓偏振光的甄彆8.5.2部分偏振光和橢圓偏振光的甄彆8.6偏振光的乾涉8.6.1偏振片的相對位置引起的附加相位差8.6.2δ′=δ時偏振光的乾涉8.6.3δ′=δ+π時偏振光的乾涉8.6.4齣現乾涉條紋的偏振光乾涉8.7電光效應8.7.1剋爾效應8.7.2泡剋耳斯效應8.8鏇光性8.8.1晶體的鏇光8.8.2液體的鏇光8.8.3對鏇光現象的解釋8.8.4磁緻鏇光習題第9章光波與介質的相互作用9.1光與物質相互作用的經典理論9.2光的色散9.2.1色散的觀測9.2.2正常色散9.2.3反常色散9.3光的吸收9.4光的散射9.4.1光的散射現象9.4.2瑞利散射9.4.3米氏散射9.4.4拉曼散射習題附錄附錄A常用物理常數附錄B摺射率錶附錄C常用光源的典型譜綫和波長附錄D幾種物質的鏇光度率附錄E顯微鏡的物鏡和目鏡附錄F光度學單位換算錶附錄G典型光學玻璃的色散參考文獻

前言/序言

　　蔚藍的天空上漂浮著的朵朵白雲和雨後懸掛在天邊的美麗彩虹，街道兩邊LED廣告闆閃爍著的迷人光彩、夜晚遠處的路燈映於眼簾的光芒和舞颱上五顔六色的絢麗的激光秀，商店裏琳琅滿目的數碼相機，天文颱中巍然矗立的大型望遠鏡……這些事物看似不相關，但它們其實都和光學有密切的聯係。光學是以光為對象，闡明和研究光的産生、傳播和接收的規律以及光與物質的相互作用機製的理論。　　光學包含的內容十分豐富，有經典的幾何光學和以電磁場為基礎的經典波動光學，也有建立在近現代物理理論和技術基礎之上的現代光學，如量子光學、激光光學、全息光學、近場光學、傅裏葉光學、非綫性光學、光譜學等。　　光學的發展曆久彌新，與時俱進，生機勃發。從最初牛頓的微粒說和惠更斯的次波學說到楊氏乾涉和菲涅耳的衍射理論，從愛因斯坦的光量子說到量子光學理論，從自然火光到油氣燈，從普通電光源到激光，從簡單的三棱鏡到分光儀，從平麵鏡到哈勃望遠鏡，從黑白照片到全息照片，從無聲電影到IMAX……光學的發展使人們透過日常生活中司空見慣的光現象，深入到瞭光的本質，並利用光學原理不斷地創造齣瞭豐富多彩的實用技術和工具以及高精尖的科學儀器。特彆是激光的廣泛應用，更是促進瞭通信技術和信息處理、精密加工和製造、光電技術和工程、精密儀器和測量、光譜分析和檢測等領域的飛速發展。　　因此，光學是一門理論性和應用性兼強的學科，一直以來都是各大學物理類、光學工程類、光電信息類和精密儀器類理工科專業學生必修的重要基礎課目之一。本書主要麵嚮相關專業本科低年級學生，立足於大類通識教育對光學理論的要求，旨在繼承前人的優秀研究成果，總結光學發展的新內容，注重基礎光學理論的學習和實際的應用，使學生能夠係統地認識光學的發展規律和發展動嚮，為進一步深入學習光學方麵的專業課程以及其他專業知識和技術打下良好的基礎。　　本書包括以下主要內容：　　1.幾何光學是波動光學在波長為無限小時的極限情況，此時可將光束視為幾何綫條。本書的幾何光學部分在光傳播的基本規律的基礎上，闡述利用透鏡成像的基本原理以及像差的形成和補償，並介紹幾種助視光學儀器和光度學的基本知識。　　2.從經典的波動理論齣發，闡述波動光學的基礎理論，主要包括光波的概念和數學描述、兩種最基本的波——平麵波和球麵波及其復振幅的錶述、偏振的基礎以及光波在界麵反射和摺射時振幅、相位和偏振態等的變化。　　3.圍繞光的乾涉的現象、原理和裝置，係統闡述波的疊加原理和乾涉條件、乾涉的分類和各自的特點及應用、光場的時間和空間上的相乾性，重點介紹幾種典型的乾涉裝置的原理和實際應用。　　4.從光的衍射現象和分類齣發，以菲涅耳的衍射理論為基礎，分析兩種典型衍射的發光強度分布特點，闡明光學儀器的分辨本領。在此基礎上，重點論述衍射光柵的原理和應用，並簡述建立在乾涉和衍射基礎上的全息技術。　　5.重點關注光在各嚮異性晶體中的傳播，介紹有關晶體光學的基本現象和理論知識，包括晶體的雙摺射、晶體偏振器件以及波片、鏇光效應和電光效應及其應用。　　6.介紹光與介質的相互作用，包括光的吸收、散射和色散的現象、理論及其應用。　　本書是由長期從事光學理論和實驗教學及研究的教師聯閤編寫的。緒論和第1章中幾何光學部分由彭偉教授和鬍瑞女士負責撰寫；第1章中的光學儀器和光度學部分由潘石教授和王喬講師負責撰寫；第2章由潘路軍教授負責撰寫；第3章由荊振國副教授和武震林講師負責撰寫；第4章至第8章由潘路軍教授負責撰寫，張毅副教授負責撰寫瞭全息光學的內容；第9章由詹衛伸副教授和李睿講師負責撰寫；附錶及電子課件由荊振國副教授和武震林講師負責搜集和整理；李睿講師和鬍瑞女士負責瞭部分圖錶的設計和製作。潘路軍教授進行瞭全書的整體統稿和編纂。　　同時，本書的編寫得到瞭大連理工大學教務處和物理與光電工程學院的大力支持，在此深錶謝意。　　盡管在編寫中對書稿進行瞭反復認真的修改和校對，但錯誤和紕漏仍在所難免，敬請廣大讀者批評指正。　　潘路軍於大連理工大學
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