第1章  光學史

參考文獻和推薦讀物

第2章  光是什麼

2．1  引言

2．2  微粒模型

2．3  波動模型

2．4  輻射的粒子性

2．5  物質的波動性

2．6  測不準原理

2．7  單縫衍射實驗

2．8  物質波的概率解釋

2．9  干涉實驗的理解

2．10  光子的偏振

2．11  時間一能量不確定關繫

小結

習題

題解

參考文獻和推薦讀物

部分  幾何光學

第3章  費馬原理及其應用

3．1  引言

3．2  從費馬原理推導反射定律和折射定律

3．3  非均勻媒質中的光線路徑

3．4  光線方程與它的解

3．5  光線在各向同性媒質和各向異性媒質的分界面的折射

小結

習題

參考文獻和推薦讀物

第4章  光線經過球面的折射與反射

4．1  引言

4．2  在單一球面上的折射

4．3  在單一球面上的反射

4．4  薄透鏡

4．5  透鏡的主焦點和焦距

4．6  牛頓公式

4．7  橫向放大率

4．8  球面的齊明點

4．9  笛卡兒卵形面

4．10  齊明點存在的幾何證明

4．11  正弦條件

小結

習題

參考文獻和推薦讀物

第5章  傍軸光學的矩陣方法

5．l  引言

5．2  矩陣方法

5．3  主平面（單位面）

5．4  節平面

5．5  兩薄透鏡構成的繫統

小結

習題

參考文獻和推薦讀物

第6章  像差

6．1  引言

6．2  色差

6．3  單色像差

小結

習題

參考文獻和推薦讀物

第二部分  振動與波動

第7章  簡諧運動、受迫振動和折射率的起源

7．1  引言

7．2  簡諧運動

……

第三部分  干涉

第四部分  衍射

第五部分  光的電磁特性

第六部分  光子

第七部分  激光與光纖光學

附錄A

附錄B

附錄C

附錄D

2．3  波動模型

雖然微粒模型解釋了光在自由空間中的傳播問題，並預言了反射和折射定律的正確形式，但是隨之而來的大量實驗觀察（像干涉、衍射和偏振）並不能在光的微粒模型的基礎上加以解釋。歷史上，“牛頓環”——光的波動特性的一種完美表現，在17世紀中葉為胡克
（Hooke）所觀察到。這種環以牛頓命名，是因為初牛頓用微粒模型給出了牛頓環的成因，
但隨後，人們發現這種解釋並不能令人滿意。基於波動模型對牛頓環的解釋，將在第15章
進行討論。牛頓對牛頓環的解釋在許多文獻中都可以找到見文獻。

大約在1665年，意大利的物理學家弗朗西斯科。格裡馬爾（Francesco
Grimaldi）觀察到當白光通過小孔時的衍射現像，他可能是個觀察到這一現像的人。格裡馬爾迪從衍射現
像得出結論（引自互聯網），光是一種表現為波樣運動的流體，而胡克後來也觀察到了這一現像。在後面的章節中將討論，隻有在光的波動模型下，對於衍射現像的解釋纔令人滿意。這個模型由惠更斯在1678年首先提出（文獻），並且應用這個波動模型，惠更斯也可以解釋反射定律和折射定律（參見第12章），還可以說明由丹麥物理學家巴托林於1669年發現的雙折射現像（參見第22章）。然而，由於牛頓的令人尊敬的權威性，使他周圍的人比牛頓自己更忠實於他的微粒理論，反而沒有人相信惠更斯的波動理論。這種情況一直延續到托馬斯．楊於1802年做出了著名的楊氏干涉實驗，該實驗隻有用光的波動模型纔能解釋，纔改變了Jg--~面（見第14章）。此外，在惠更斯的時代，人們已經知道光是沿直線傳播的，而惠更斯在運用他的波動理論解釋光的直線傳播時，試圖援引的一些假設都不切實際，這一缺陷也是人們不能馬上接受他的波動模型的原因之一。楊證明了光波的波長大約為6×10-5cm。正是因為波長是那樣小，導致衍射效應不明顯，因而光近似是沿直線傳播的。的確，完全不考慮波長有限性的光學的這一分支稱為幾何光學，其中，光線定義為A--0的條件下光能量傳播的路徑。


1802年，楊令人滿意地解釋了牛頓環的成因。1808年，馬呂斯觀察到光的偏振現像，但他並沒有試圖解釋這種現像。1816年，菲涅爾運用波動理論，給出了對衍射現像的滿意解釋，並計算了各種形狀的孔與直邊產生的衍射圖樣。1816年，菲涅爾和阿喇果一起完成了著名的線偏振光疊加實驗，而楊對光是橫波的假設，解釋了這個實驗。


到了19世紀第二個25年時期，波動理論看來取得了牢固的地位。由於當時人們認為波傳播時需要媒質，彈性以太理論得以建立。1832年，菲涅爾運用以太振動模型導出了反射率與透射率的表達式。泊松、納維爾、柯西和其他許多物理學家都對以太理論的發展做出了貢獻，這一理論也促進了彈性理論的發展。然而在對這一模型的解釋上，還有諸多的困難，我們現在也知道了以太並不存在，因此，我們將不探討這眾多理論的細節。


19世紀也見證了電磁學的發展。1820年，奧斯特發現了電流可以產生磁效應。不久之後，安培就發現了兩條平行的載流導線間可以相互吸引。大約1830年，法拉第進行了變化磁場感應產生電動勢的實驗，亨利在大約相同的時間也做了類似的實驗，實驗定律稱作法拉亨利定律。


不久，麥克斯韋擴展了安培環路定律指出變化的電場也能產生一個磁場。他將所有電的和磁的定律總結為方程組的形式（現在被稱作麥克斯韋方程組（參見第23章），並從這一方程組出發，推導出一個波動方程，預言了電磁波的存在（參見第23章）。他根據所導出的波動方程，表明用兩種方法測量一定數量的電荷值的實驗，可以計算出電磁波的速度。這兩個測量實驗在1856年由科耳勞什（Kohrauseh）與韋伯（Weber）完成。


……