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光學--原理及應用(21世紀物理規劃教材)/基礎課系列

  • 作者：編者:王若鵬|責編:班文靜
  • 出版社：北京大學
  • ISBN：9787301371459
  • 出版日期：2026/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：431
人民幣：RMB 85 元      售價：元
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內容大鋼
    本書以作者在北京大學物理學院所使用的，經過二十余年教學實踐持續修改、完善的光學講義為基礎編寫而成。本書最顯著的特色是教學內容的結構安排：按照「原理」和「原理的應用」大致分為兩個部分。「原理」部分以光學現象背後的物理原理為線索安排教學內容，突出系統性和嚴謹性。這部分內容主要包括：幾何光學基本原理、光波衍射的標量波理論、光波在介質界面的折射與反射、光在晶體中的傳播、光場的空間相干性、光場的時間相干性、光場的偏振態等。「原理的應用」部分通過光學原理在各類光學系統中的應用，說明各類光學系統的工作原理，導出相應的特徵參數，描述相關的光學現象，突出原理的應用中的靈活性和有效性。這部分內容主要包括：成像系統、干涉裝置、衍射光柵、傅里葉光學基礎、全息攝影等。這樣的安排保證了物理原理的系統性，更利於其理解和應用。書中安排了二百多道習題，一部分習題相對較簡單，可用於以熟悉重要光學公式為目的的基本練習；另一部分習題相對較難，可供培養運用光學知識解決實際問題的能力之用。
    本書內容相對較深，適合物理專業的優秀本科生使用。
作者介紹
編者:王若鵬|責編:班文靜
    王若鵬，物理學博士，北京大學物理學院教授。1978年考入北京大學物理系，1979一1989年赴羅馬尼亞留學，畢業於布加勒斯特大學物理系。1989年進入北京大學物理系（物理學院），從事光學及相關領域的理論研究，並講授本科生核心課程「光學」和研究生核心課程「光學理論」。2006一2010年擔任教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理學類專業教學指導分委員會委員，2009年獲第六屆高等教育國家級教學成果獎二等獎（第二完成人）。
目錄
第一章  光學史概要
  1.1  對幾何光學規律的認識
  1.2  光的波動性的發現
  1.3  光速的測量
  1.4  光學與近代物理
第二章  幾何光學基本原理
  2.1  光波的電磁理論基礎
  2.2  幾何光學光束和費馬原理
    2.2.1  幾何光學光束
    2.2.2  費馬原理
  2.3  幾何光學基本定律
    2.3.1  直線傳播定律
    2.3.2  反射定律
    2.3.3  折射定律
    2.3.4  光傳播的可逆性定律
  2.4  光線的微分方程
    2.4.1  光線的微分方程的基本形式
    2.4.2  光線與質點的軌跡
    2.4.3  光線的微分方程和費馬原理
  習題
第三章  光波衍射的標量波理論
  3.1  光波的復振幅描述
    3.1.1  簡諧光波的復振幅描述
    3.1.2  復振幅與光強
    3.1.3  平面光波與球面光波的復振幅
    3.1.4  光波的疊加
  3.2  波前光場
    3.2.1  波前與波前光場
    3.2.2  球面光波的平面光波近似
  3.3  菲涅耳-基爾霍夫衍射積分
    3.3.1  光波衍射及其特點
    3.3.2  惠更斯-菲涅耳原理
    3.3.3  菲涅耳-基爾霍夫衍射積分
    3.3.4  菲涅耳衍射與夫琅禾費衍射
    3.3.5  互補屏與巴比涅原理
  3.4  圓孔和圓屏的菲涅耳衍射
    3.4.1  裝置與衍射圖樣
    3.4.2  半波帶法
    3.4.3  矢量圖法
  3.5  半邊無限大屏的菲涅耳衍射
    3.5.1  裝置與衍射圖樣
    3.5.2  衍射場分析
  3.6  單縫和矩形孔的夫琅禾費衍射
    3.6.1  單縫的夫琅禾費衍射
    3.6.2  矩形孔的夫琅禾費衍射
  3.7  圓孔的夫琅禾費衍射
  3.8  其他形狀孔的夫琅禾費衍射
    3.8.1  夫琅禾費衍射的幾個基本特性
    3.8.2  橢圓孔的夫琅禾費衍射圖樣
    3.8.3  菱形孔的夫琅禾費衍射圖樣

    3.8.4  零級光斑大小的一般規律
  習題
第四章  光波在介質界面的折射與反射
  4.1  菲涅耳公式
  4.2  反射率和透射率
  4.3  全反射時的透射場
  4.4  反射光波相位的變化
    4.4.1  正入射的情形
    4.4.2  掠入射的情形
    4.4.3  其他情形
  4.5  反射光波偏振形態的變化
    4.5.1  簡諧光波的偏振形態
    4.5.2  反射時光波偏振形態的變化
  習題
第五章  光在晶體中的傳播
  5.1  晶體的光學性質
    5.1.1  晶體的結構與介電性質
    5.1.2  晶體中的平面光波
    5.1.3  單軸晶體
    5.1.4  雙軸晶體
  5.2  相速度與光線速度
    5.2.1  相速度
    5.2.2  光線速度
    5.2.3  e光的相速度
    5.2.4  e光的光線速度
    5.2.5  相速度與光線速度的方向之間的關係
  5.3  晶體雙摺射
    5.3.1  雙摺射現象
    5.3.2  單軸晶體中雙摺射的規律
    5.3.3  單軸晶體中雙摺射的作圖法
    5.3.4  雙軸晶體中的雙摺射和錐形折射
  5.4  晶體光學器件
    5.4.1  晶體稜鏡
    5.4.2  補償器
    5.4.3  波晶片
  5.5  旋光性
    5.5.1  自然旋光現象
    5.5.2  自然旋光的理論分析
    5.5.3  其他旋光現象
  習題
第六章  光場的空間相干性
  6.1  光波的干涉
    6.1.1  干涉現象
    6.1.2  光波干涉條件
    6.1.3  干涉場的光強分佈
    6.1.4  楊氏干涉實驗
    6.1.5  兩列平面光波的干涉
    6.1.6  兩列球面光波的干涉場
  6.2  空間相干性
    6.2.1  干涉條紋的變動

    6.2.2  光源寬度對干涉條紋可視度的影響
    6.2.3  光場的空間相干性
  習題
第七章  光場的時間相干性
  7.1  光場的時間相干性
    7.1.1  邁克耳孫干涉儀
    7.1.2  干涉條紋與光源的功率譜
    7.1.3  光場的時間相干性
  7.2  波包與色散關係
    7.2.1  波包
    7.2.2  介質中的麥克斯韋方程組
    7.2.3  色散關係
  習題
第八章  光場的偏振態
  8.1  光場的偏振態及其描述
    8.1.1  光場的偏振態
    8.1.2  光矢量端點軌跡的描述
    8.1.3  光矢量的兩個正交分量之間的相關性描述
  8.2  偏振度與表觀偏振度
    8.2.1  馬呂斯定律
    8.2.2  光波的偏振度
    8.2.3  表觀偏振度
  8.3  各種偏振態的產生、檢驗與等效表示
    8.3.1  各種偏振態的產生
    8.3.2  各種偏振態的檢驗
    8.3.3  光波偏振態的等效表示
  習題
第九章  成像系統
  9.1  幾種基本成像系統
    9.1.1  球面鏡
    9.1.2  折射球面
    9.1.3  共軸光具組
    9.1.4  薄透鏡
    9.1.5  大孔徑成像透鏡
    9.1.6  漸變折射率透鏡
    9.1.7  理想幾何光學成像系統
    9.1.8  波帶片
    9.1.9  人眼
  9.2  透鏡成像的波動光學理論
    9.2.1  光波在折射球面上的衍射
    9.2.2  折射球面成像
    9.2.3  薄透鏡的透射函數
    9.2.4  成像系統的分辨極限
    9.2.5  波前變換分析
  9.3  望遠鏡
    9.3.1  望遠鏡的結構與視角放大率
    9.3.2  望遠鏡的主面與焦距
    9.3.3  望遠鏡的分辨極限
  9.4  顯微鏡
    9.4.1  顯微鏡的基本結構與視角放大率

    9.4.2  顯微鏡的分辨極限
  習題
第十章  干涉裝置
  10.1  分波前干涉裝置
    10.1.1  幾種典型的分波前干涉裝置
    10.1.2  雙像系統產生的干涉條紋的特點
    10.1.3  勞埃德鏡產生的干涉條紋的特點
  10.2  薄膜干涉
    10.2.1  薄膜表面的等厚條紋
    10.2.2  無限遠處的等傾條紋
    10.2.3  增透膜與增反膜
  10.3  多光束干涉
    10.3.1  多光束干涉的光強分佈
    10.3.2  法布里-珀羅干涉儀
    10.3.3  增透膜的透射譜
  10.4  偏振光波的干涉
    10.4.1  偏振光波的干涉現象與干涉裝置的基本結構
    10.4.2  光強公式
    10.4.3  幾種具體的干涉裝置
    10.4.4  會聚偏振光波干涉
  10.5  利奧濾波器
    10.5.1  濾波器的結構
    10.5.2  透射率分析
  習題
第十一章  衍射光柵
  11.1  衍射光柵及其夫琅禾費衍射場
    11.1.1  衍射光柵的類型
    11.1.2  衍射光柵的夫琅禾費衍射場
  11.2  光柵光譜儀
    11.2.1  工作原理
    11.2.2  主要參數
    11.2.3  閃耀光柵
  11.3  X射線的晶體衍射
    11.3.1  X射線
    11.3.2  晶格點陣
    11.3.3  三維光柵衍射
    11.3.4  勞厄方程與倒格子
    11.3.5  布拉格條件
    11.3.6  X射線衍射圖樣的記錄
  11.4  光柵衍射場中的隱失波
    11.4.1  正弦光柵的透射函數
    11.4.2  正弦光柵的夫琅禾費衍射場
    11.4.3  衍射場中的隱失波
  習題
第十二章  傅里葉光學基礎
  12.1  夫琅禾費衍射與透射函數的傅里葉變換
    12.1.1  像面接收和焦面接收的夫琅禾費衍射場
    12.1.2  透射函數的傅里葉變換
    12.1.3  幾種光具的透射函數
  12.2  阿貝成像理論與空間濾波

    12.2.1  阿貝成像理論
    12.2.2  顯微鏡的分辨本領
    12.2.3  成像系統的光學傳遞函數
    12.2.4  空間濾波
  12.3  相襯顯微鏡
    12.3.1  相位物與相位襯度
    12.3.2  澤尼克相襯法
  習題
第十三章  全息攝影
  13.1  全息攝影的基本原理
    13.1.1  概述
    13.1.2  全息圖的透射函數
    13.1.3  全息圖的衍射場
    13.1.4  全息圖的白光再現
  13.2  全息攝影的技術應用
  習題
第十四章  光度學基礎知識
  14.1  光度學基本概念
    14.1.1  光度函數
    14.1.2  光通量
    14.1.3  發光強度與亮度
    14.1.4  照度
  14.2  實像的照度和主觀亮度
    14.2.1  實像的照度
    14.2.2  主觀亮度
  習題
第十五章  色度學基礎知識
  15.1  三原色
  15.2  色匹配函數
    15.2.1  RGB色匹配函數
    15.2.2  XYZ色匹配函數
  15.3  色品圖
  習題
第十六章  光的量子性
  16.1  經典與普朗克黑體輻射理論
    16.1.1  黑體輻射
    16.1.2  經典黑體輻射理論
    16.1.3  普朗克黑體輻射理論
  16.2  光量子
    16.2.1  光電效應
    16.2.2  光量子假說
  習題
附錄A  傅里葉展開與傅里葉變換
  A.1  傅里葉展開
  A.2  傅里葉變換
附錄B  隨機變數與統計平均
  B.1  概率與隨機變數
  B.2  密度函數
  B.3  統計平均
索引

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