内容提要

本书是《普通物理学教程丛书》中的一种，是作者们在复

旦大学物理系讲授光学课程的讲义基础上修改、发展而成。本

书以物理光学为重点，在阐明传统的经典光学的基本概念的

基础上，将光学学科的新发展和经典光学的内容结合起来，介

绍了光学中的新观念、新思想，并注重光学与物理学其他领域

以及高新技术的联系。

全书分上、下两册。上册内容有：光的本性、干涉和衍射、

几何光学；下册内容有：傅里叶光学、光的吸收和发射、光的色

散和散射、光在晶体中的传播、非线性光学、光的统计性质。

本书可作为高等院校物理类各专业光学课程的教科书或

教学参考书，也可供其他有关专业作为参考书。

目 录

（下 册）

第七章 傅里叶光学和全息照相

7.1光栅衍射和空间频谱

7.2一些图形的傅里叶变换

一 点 光 源

二 实函数频谱的对称性

三 位 移

四 相 似 性

五 转 动

六 线性叠加和干涉

七 正弦光栅

7.3空间频率概念的进一步讨论

一 空间频率和波矢

二 波面分解

三 衰逝 波

7.4卷积和光栅

一 一维光栅

二 二维光栅

三、X光在晶体上的衍射

7.5相干光图像处理

一 实验装置

二 低通滤波

三 倍 频

四 直流成分

五 方向滤波

六 采 样

七 位相滤波

7.6振幅传递函数

一 线性系统

二 传递函数

三 光学系统的振幅传递函数

四 阿贝成像理论

五 图像消模糊

7.7光学传递函数

7.8全息照相

一 伽伯的共轴全息照相

二 利思－乌帕特尼克斯离轴全息照相

三 全息图的特点

四 李普曼天然彩色照相

五 捷尼舒克体全息

思考题和习题

参考读物

第八章 光的发射和吸收

8.1光的发射

一 发光的经典振子模型

二 加速运动的电荷发射电磁波

三 轫致辐射

四 同步辐射

8.2光的吸收

一 朗伯定律

二 负吸收

8.3黑体辐射

一 热辐射的基尔霍夫定律

二 绝对黑体和它的辐射规律

三 空腔内的驻波模式和能量密度

四 能量量子化和光子

五 黑体辐射公式

六 宇宙中的3K辐射背景

七 光测高温学

8.4受激发射

一 爱因斯坦系数

二 布居数反转

三 激光模式

8.5几种常见激光器的机理

一 氨分子激射器

二 氦－氖激光器

三 氩离子激光器

四 红宝石激光器

五 激光使用安全常识

思考题和习题

参考读物

第九章 光的色散和散射

9.1色 散

一 色散现象

二 三棱镜的色散

三 三棱镜的色散率和分辨率

9.2色散的经典理论

一 电偶极子的受迫振动

二 气体的折射率和色散

三 稠密电介质的折射率

四 有多个固有频率的偶极子系统以及经典物理学的困难

五 折射率和相干散射

9.3光学材料

9.4光在导体中的传播

一 复介电常数

二 导体中电磁波的传播和吸收

三 导体中光波的相速度和位相关系

四 金属的传导电子模型

五 光在金属表面上的反射

9.5瑞利散射

一 光的散射

二 瑞利散射的偶极子受迫振动模型

三 瑞利散射光的偏振状态

四 米氏散射

9.6光在自由电子上的散射

一 日冕和电子对光的散射

二 散射截面

9.7喇曼散射

一 喇曼光谱

二 喇曼散射的经典理论

三 喇曼散射的量子理论简介

四 受激喇曼散射

思考题和习题

参考读物

第十章 光在各向异性介质中的传播

10.1自然光和线偏振光

一 自然光和偏振光

二 线偏振光的获得和检验

三 马吕定律

四 消光比

五 线偏振光和偏振元件的琼斯表示法

10.2双折射

一 双折射现象

二 双折射晶体中的波面

三 光波在双折射晶体中的传播

四 主截 面

五 双折射晶体结构的不对称振子模型、二向色性

10.3偏振光晶体器件

一 尼科耳棱镜

二 格兰－汤普森棱镜和格兰－傅科棱镜

三 渥拉斯顿棱镜

四 波 片

10.4椭圆偏振光

一 椭圆偏振光的数学表示

二 椭圆偏振光的获得

三 圆偏振光

四 偏振光的完备表示

五 光子角动量

10.5两偏振片之间放一片晶体发生的光学现象

一 透振方向正交的两偏振片间放晶体

二 透振方向平行的偏振片间放晶体

三 白光入射

四 应力双折射

五 会聚光通过晶体的情形

10.6电磁波在各向异性介质中的传播

一 介电常数张量和电极化率张量

二 光波在各向异性介质中的传播

三 关于各向异性介质中光传播速度的菲涅耳公式

四 确定各向异性介质中光速和光振动方向的几何方法

五 单轴晶体和双轴晶体中的波面

思考题和习题

参考读物

第十一章 非线性光学

11.1非线性折射率和自聚焦

一 非线性折射率

二 自聚焦现象

三 自聚焦的理论简介

11.2光波导中的孤子

11.3光学双稳态

一 光学双稳态原理

二 光学双稳态器件和光计算机

11.4非线性电极化强度

一 非线性振子模型和电极化强度

二 不同频率的光波同时入射

三 电极化强度张量

11.5旋 光

一 旋光现象

二 旋光的菲涅耳唯象理论

三 旋光和石英晶体的结构

四 自然界中的对称性

五 旋光的理论解释

11.6泡克耳斯效应

一 泡克耳斯盒

二 泡克耳斯效应的简单理论

11.7克尔效应

11.8法拉第磁光效应

一 磁致旋光

二 磁致旋光的经典解释

三 磁致旋光的应用

11.9光学位相共轭

一 位相共轭波

二 四波混频和位相共轭

三 受激布里渊散射和位相共轭

四 光学位相共轭的特点和应用

思考题和习题

参考读物

第十二章 非简谐波和光的统计性质

12.1不同频率波的叠加

一 两列不同频率波的叠加

二 群速度

三 非简谐波的频率谱

四 关于傅里叶分析的讨论

12.2波包和测不准关系

一 波 包

二 群速度

三 测不准关系

12.3波的调制

12.4色散关系

一 经典色散关系

二 德布罗意波的色散关系

12.5光谱线展宽

一 光谱线的自然展宽

二 碰撞展宽

三 多普勒展宽

12.6光场辐照度起伏的分布函数

一 线偏振光的辐照度

二 非偏振光的辐照度

12.7光的相干性

一 相关函数

二 复相干度

12.8时间相干性和光谱线轮廓的测量

一 时间相干性

二 光谱线轮廓

三 相干长度和谱线宽度

四 傅里叶变换光谱仪

12.9空间相干性

一 光源宽度和空间相干性

二 迈克耳孙星体干涉仪

12.10光的强度相关

思考题和习题

参考读物

附 录

A傅里叶积分和傅里叶变换

B几个广义函数

C张 量

习题答案

平面光栅实际上是二维平面，因为光缝沿y轴伸展，只沿x轴方

向有透射率的变化，透射率函数f（x）中只有一个自变量，我们把它称

为一维光栅。如果把一维光栅换成振幅透射率为f（x，y）的透明片，振

幅透射率分布f（x，y）就反映透明片上的图像。用单色平行光照射透

明片，在透明片后放一会聚透镜L，在透镜后焦面上就得到f（x，y）的

二维空间频谱（图7.1－5）。透镜后焦面上的坐标为ξ和η。