具體描述
《物理光學基礎》共5章，第1章、第2章和第3章為經典的波動光學，主要闡述光傳播過程錶現齣的光的乾涉、衍射和偏振，以及應用；第4章為量子光學，主要討論光與物質作用時錶現齣的量子特性；第5章為現代光學，主要介紹現代光學技術前沿及其應用。各章後均配備瞭思考題和習題，書末備有習題參考答案。講授全書大約需要64學時。《物理光學基礎》可作為高等院校物理專業和光電子專業的教材或參考書，也是教師備課時很好的參考書和優秀學生的輔助讀物。
光之舞：光學世界的探索之旅 光，無處不在，卻又神秘莫測。它是我們感知世界的基礎，是科學研究的永恒主題，也是藝術創作的不竭靈感。本書並非一本枯燥的教科書，而是一次充滿好奇與發現的光學探索之旅，旨在帶領讀者深入淺齣地領略光學的迷人世界，從最基礎的概念齣發，逐步揭示光的本質、傳播規律及其在我們日常生活和前沿科技中的廣泛應用。 第一章：光，最初的印象 我們從最直觀的感受開始。是什麼讓世界色彩斑斕？為什麼我們會看到影子？光是如何傳播的？這一章將引齣光的粒子性和波動性的早期認識，介紹光在傳播過程中遵循的一些基本原理，例如光的直綫傳播。我們將通過一些有趣的日常現象，如日食、月食、小孔成像等，來初步感受光的行為。同時，也會提及曆史上先驅們對光的早期猜想，為接下來的深入探討奠定基礎。讀者將在此章節建立對光的基本感性認知，激發進一步探索的興趣。 第二章：光之幾何：摺射與反射的奧秘 當我們觀察水中的筷子好像摺斷瞭，或者潛水員在水下看到的東西與實際位置不同時，我們就接觸到瞭光的摺射現象。這一章將深入探討光的摺射和反射定律。我們將詳細講解全反射的原理，並介紹其在光縴通信、望遠鏡等領域的關鍵應用。通過透鏡的成像原理，我們將理解照相機、顯微鏡、人眼等光學儀器的基本工作方式。讀者將能夠理解光綫如何通過介質界麵發生變化，以及這些變化如何被巧妙地應用於各種工具和技術中。 第三章：光的波動性：乾涉與衍射的精彩 如果光僅僅是粒子，那麼它將如何解釋肥皂泡上齣現的彩虹般的光澤，或是狹縫中齣現的明暗相間的條紋？這一章將聚焦於光的波動性。我們將詳細闡述楊氏雙縫乾涉實驗，這是證明光波動性的裏程碑實驗。通過解釋相乾性、光程差等概念，我們將理解不同顔色的光是如何相互乾涉，産生明暗條紋的。隨後，我們將探討光的衍射現象，即光繞過障礙物或通過小孔後會發生彎麯的現象。我們將分析單縫衍射、圓孔衍射的圖樣，並探討衍射光柵在光譜分析中的重要作用。這一章將讓讀者領略到光在微觀世界中錶現齣的精妙波動行為。 第四章：光的偏振：方嚮的秘密 為什麼戴上偏光太陽鏡後，水麵反光會減弱？為什麼某些材質能夠過濾掉一部分光？這一切都與光的偏振有關。本章將介紹光的偏振現象，解釋橫波的偏振特性。我們將詳細講解綫偏振、圓偏振和橢圓偏振，並介紹産生偏振光的方法，如反射、散射和通過偏振片。偏振片的應用將貫穿本章，從液晶顯示器的原理到3D電影的實現，再到生物顯微鏡中的偏振成像技術，都將一一呈現。讀者將瞭解到光不僅有強度和頻率，還有“方嚮”這一重要的屬性，並且這個屬性在現代科技中扮演著至關重要的角色。 第五章：光的色彩：感知與物理 色彩，是我們視覺中最豐富和最主觀的體驗。這一章將探討光的色彩是如何産生以及我們如何感知它的。我們將區分單色光和復色光，介紹光源的顔色特性。我們將深入研究人眼對顔色的感知機製，解釋視錐細胞的工作原理，並討論色覺混閤，如加色法和減色法。我們將探討不同物體呈現不同顔色的原因，包括選擇性吸收、漫反射等。此外，我們還將簡要介紹光譜分析，以及它在物質成分鑒定、天文觀測等領域的應用。讀者將能夠理解色彩的物理基礎和生理感知之間的聯係。 第六章：光與物質的相互作用：吸收、散射與發光 光與物質的每一次相遇，都會産生豐富的現象。本章將深入研究光在與物質相互作用時發生的各種過程。我們將詳細介紹光的吸收，解釋不同物質為何吸收不同波長的光，以及這種吸收如何影響我們看到的顔色。我們將探討光的散射，從米氏散射到瑞利散射，解釋天空為何呈現藍色，夕陽為何是紅色。我們將介紹熒光和磷光等發光機製，以及激光的基本原理。我們將瞭解光如何與電子、原子發生能量交換，從而産生我們今天所看到的各種奇妙的光學效應。 第七章：現代光學的疆界：前沿應用與未來展望 光學早已不是僅僅停留在基礎理論的學科，它已經滲透到現代科技的方方麵麵，並不斷突破著人類的認知邊界。本章將目光投嚮現代光學的激動人心的前沿領域。我們將介紹全息技術，它如何通過記錄和再現光的乾涉圖樣來創造三維影像。我們將探討光通信的飛速發展，以及光縴網絡如何連接世界。我們將深入瞭解激光在工業加工、醫療診斷、科學研究等領域的廣泛應用，例如精密切割、眼科手術、DNA測序等。此外，我們還將展望光學在量子信息、納米技術、生物成像等新興領域的未來發展，為讀者勾勒齣光學技術的無限可能。 結語：光，連接過去與未來的橋梁 從古人對光的樸素認知，到現代科學傢對光的精妙操控，光學的發展史是一部人類智慧不斷探索宇宙奧秘的壯麗史詩。本書旨在提供一個紮實的知識基礎，激發讀者對光學的持續好奇心。我們希望通過這次旅行，讀者不僅能夠理解光的物理本質，更能感受到光學在改變我們生活、推動科技進步方麵所發揮的巨大力量。光，是連接物質世界與我們感官的橋梁，更是連接過去、現在與未來的不竭動力。願本書能為您開啓一扇通往光學奇妙世界的大門，讓您在未來的探索中，繼續感受光的魅力。
作者簡介
目錄資訊
緒論
第1章 光的乾涉
1.1 光源的發光機製 光的相乾性
1.1.1 光源的發光機製
1.1.2 光的相乾性
1.2 光程與光程差
1.2.1 基本概念
1.2.2 透鏡的等光程性
1.2.3 額外光程差
1.3 分波陣麵乾涉
1.3.1 楊氏雙縫乾涉
1.3.2 勞埃德鏡與半波損失的驗證
1.3.3 乾涉條紋的變動
1.4 條紋可見度
1.4.1 乾涉圖樣的可見度
1.4.2 兩相乾光波強度不等的影響
1.4.3 光源大小的影響
1.4.4 光源非單色性的影響
1.5 分振幅乾涉
1.5.1 等傾乾涉
1.5.2 等厚乾涉
1.5.3 牛頓環
1.6 邁剋爾遜乾涉儀
1.6.1 邁剋爾遜乾涉儀的構造
1.6.2 乾涉圖樣
1.6.3 乾涉條紋的位置和類型
1.7 多光束乾涉
1.7.1 多光束乾涉的光強分布公式
1.7.2 乾涉圖樣的特點
1.7.3 法布裏一珀羅乾涉儀
本章提要
思考題
習題
第2章 光的衍射
2.1 光的衍射現象 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.1 光的衍射現象
2.1.2 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.3 菲涅耳衍射和夫琅和費衍射
2.2 菲涅耳半波帶法
2.2.1 菲涅耳半波帶
2.2.2 閤振幅的計算
2.3 菲涅耳衍射
2.3.1 菲涅耳圓孔衍射
2.3.2 菲涅耳圓盤衍射
2.3.3 菲涅耳波帶片
2.4 夫琅和費單縫衍射
2.4.1 夫琅和費單縫衍射的實驗裝置
2.4.2 用菲涅耳半波帶分析夫琅和費單縫衍射圖樣
2.4.3 單縫衍射條紋的光強計算
2.4.4 單縫衍射圖樣的特點
2.5 夫琅和費圓孔衍射光學儀器的分辨本領
2.5.1 夫琅和費圓孔衍射
2.5.2 光學儀器的分辨本領
2.6 光柵衍射
2.6.1 光柵
2.6.2 光柵衍射圖樣分析
2.6.3 光柵衍射的強度分布
2.6.4 光柵光譜與色散
2.6.5 光柵的分辨本領
2.6.6 閃耀光柵
2.6.7 乾涉和衍射的區彆與聯係
2.7 晶體對x射綫的衍射
2.7.1 x射綫的衍射實驗
2.7.2 布拉格公式
本章提要
思考題
習題
第3章 光的偏振
3.1 光的偏振態
3.1.1 光的偏振性
3.1.2 自然光
3.1.3 綫偏振光
3.1.4 部分偏振光
3.1.5 橢圓偏振光圓偏振光
3.2 獲得偏振光的方法
3.2.1 偏振片起偏
3.2.2 馬呂斯定律
3.2.3 反射和摺射起偏布儒斯特定律
3.3 晶體中的雙摺射
3.3.1 雙摺射現象
3.3.2 光軸主截麵
3.3.3 o光和e光的強度
3.3.4 光在晶體中的傳播規律
3.4 偏振棱鏡波片
3.4.1 偏振棱鏡
3.4.2 波片
3.4.3 光偏振態的檢驗
3.5 偏振光的乾涉
3.5.1 偏振光的乾涉
3.5.2 色偏振
3.5.3 偏振光的乾涉圖樣
3.6 人造雙摺射
3.6.1 光彈性效應及其應用
3.6.2 電光效應及其應用
3.7 光的偏振態的矩陣錶示——瓊斯法
3.7.1 各種偏振光的瓊斯矢量
3.7.2 用瓊斯矢量處理偏振光的疊加與分解
3.7.3 偏振器件的瓊斯矩陣
3.8 晶體中的鏇光
3.8.1 鏇光現象的規律
3.8.2 鏇光現象的解釋
本章提要
思考題
習題
第4章 光的量子性
4.1 黑體輻射普朗剋的能量子假說
4.1.1 熱輻射
4.1.2 黑體和黑體輻射的基本規律
4.1.3 經典物理學遇到的睏難
4.1.4 普朗剋的能量子假說黑體輻射公式
4.2 光電效應
4.2.1 光電效應的實驗規律
4.2.2 光的經典波動理論的睏難
4.3 光子與愛因斯坦方程
4.3.1 愛因斯坦光子理論
4.3.2 愛因斯坦方程
4.3.3 光電效應的應用
……
第5章 現代學及發展前沿
參考文獻
· · · · · · (收起)
第1章 光的乾涉
1.1 光源的發光機製 光的相乾性
1.1.1 光源的發光機製
1.1.2 光的相乾性
1.2 光程與光程差
1.2.1 基本概念
1.2.2 透鏡的等光程性
1.2.3 額外光程差
1.3 分波陣麵乾涉
1.3.1 楊氏雙縫乾涉
1.3.2 勞埃德鏡與半波損失的驗證
1.3.3 乾涉條紋的變動
1.4 條紋可見度
1.4.1 乾涉圖樣的可見度
1.4.2 兩相乾光波強度不等的影響
1.4.3 光源大小的影響
1.4.4 光源非單色性的影響
1.5 分振幅乾涉
1.5.1 等傾乾涉
1.5.2 等厚乾涉
1.5.3 牛頓環
1.6 邁剋爾遜乾涉儀
1.6.1 邁剋爾遜乾涉儀的構造
1.6.2 乾涉圖樣
1.6.3 乾涉條紋的位置和類型
1.7 多光束乾涉
1.7.1 多光束乾涉的光強分布公式
1.7.2 乾涉圖樣的特點
1.7.3 法布裏一珀羅乾涉儀
本章提要
思考題
習題
第2章 光的衍射
2.1 光的衍射現象 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.1 光的衍射現象
2.1.2 惠更斯一菲涅耳原理
2.1.3 菲涅耳衍射和夫琅和費衍射
2.2 菲涅耳半波帶法
2.2.1 菲涅耳半波帶
2.2.2 閤振幅的計算
2.3 菲涅耳衍射
2.3.1 菲涅耳圓孔衍射
2.3.2 菲涅耳圓盤衍射
2.3.3 菲涅耳波帶片
2.4 夫琅和費單縫衍射
2.4.1 夫琅和費單縫衍射的實驗裝置
2.4.2 用菲涅耳半波帶分析夫琅和費單縫衍射圖樣
2.4.3 單縫衍射條紋的光強計算
2.4.4 單縫衍射圖樣的特點
2.5 夫琅和費圓孔衍射光學儀器的分辨本領
2.5.1 夫琅和費圓孔衍射
2.5.2 光學儀器的分辨本領
2.6 光柵衍射
2.6.1 光柵
2.6.2 光柵衍射圖樣分析
2.6.3 光柵衍射的強度分布
2.6.4 光柵光譜與色散
2.6.5 光柵的分辨本領
2.6.6 閃耀光柵
2.6.7 乾涉和衍射的區彆與聯係
2.7 晶體對x射綫的衍射
2.7.1 x射綫的衍射實驗
2.7.2 布拉格公式
本章提要
思考題
習題
第3章 光的偏振
3.1 光的偏振態
3.1.1 光的偏振性
3.1.2 自然光
3.1.3 綫偏振光
3.1.4 部分偏振光
3.1.5 橢圓偏振光圓偏振光
3.2 獲得偏振光的方法
3.2.1 偏振片起偏
3.2.2 馬呂斯定律
3.2.3 反射和摺射起偏布儒斯特定律
3.3 晶體中的雙摺射
3.3.1 雙摺射現象
3.3.2 光軸主截麵
3.3.3 o光和e光的強度
3.3.4 光在晶體中的傳播規律
3.4 偏振棱鏡波片
3.4.1 偏振棱鏡
3.4.2 波片
3.4.3 光偏振態的檢驗
3.5 偏振光的乾涉
3.5.1 偏振光的乾涉
3.5.2 色偏振
3.5.3 偏振光的乾涉圖樣
3.6 人造雙摺射
3.6.1 光彈性效應及其應用
3.6.2 電光效應及其應用
3.7 光的偏振態的矩陣錶示——瓊斯法
3.7.1 各種偏振光的瓊斯矢量
3.7.2 用瓊斯矢量處理偏振光的疊加與分解
3.7.3 偏振器件的瓊斯矩陣
3.8 晶體中的鏇光
3.8.1 鏇光現象的規律
3.8.2 鏇光現象的解釋
本章提要
思考題
習題
第4章 光的量子性
4.1 黑體輻射普朗剋的能量子假說
4.1.1 熱輻射
4.1.2 黑體和黑體輻射的基本規律
4.1.3 經典物理學遇到的睏難
4.1.4 普朗剋的能量子假說黑體輻射公式
4.2 光電效應
4.2.1 光電效應的實驗規律
4.2.2 光的經典波動理論的睏難
4.3 光子與愛因斯坦方程
4.3.1 愛因斯坦光子理論
4.3.2 愛因斯坦方程
4.3.3 光電效應的應用
……
第5章 現代學及發展前沿
參考文獻
· · · · · · (收起)
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