●第1章光學史1
第2章光是什麼：簡要發展史12
2.1引言12
2.2光的微粒模型13
2.3光的波動模型15
2.4麥克斯韋電磁波18
2.5與光波相聯繫的“位移”是什麼20
2.6偏振的概念20
2.7輻射的粒子性20
2.8波粒二像性22
2.9不確定原理23
2.10單縫衍射實驗24
2.11物質波的概率解釋25
2.12對干涉實驗的理解27
2.13分光束實驗28
2.14光子的偏振30
習題32
第一部分幾何光學
第3章費馬原理及其應用35
3.1引言35
3.2從費馬原理推導反射定律和折射定律37
3.3非均勻介質中的光線路徑42
3.4光線方程與它的解48
3.5光線在各向同性介質和各向異性介質的分界面的折射57
小結61
習題61
第4章光線經過球面的折射與反射66
4.1引言66
4.2在單一球面上的折射67
4.3在單一球面上的反射70
4.4薄透鏡71
4.5透鏡的主焦點和焦距72
4.6牛頓公式74
4.7橫向放大率74
4.8球面的齊明點(不暈點)76
4.9笛卡兒卵形面78
4.10齊明點存在的幾何證明78
4.11正弦條件79
小結81
習題82
第5章傍軸光學的矩陣方法84
5.1引言84
5.2矩陣方法86
5.3主平面(單位面)93
5.4節平面95
5.5兩薄透鏡構成的繫統97
小結100
習題101
第6章像差102
6.1引言102
6.2色差103
6.3單色像差106
6.4畸變115
小結116
習題117
第二部分振動與波動
第7章簡諧振動、受迫振動和折射率的起源121
7.1引言121
7.2簡諧振動121
7.3阻尼簡諧振動127
7.4受迫振動129
7.5折射率的起源132
7.6瑞利散射138
小結139
習題140
第8章傅裡葉級數及其應用144
8.1引言144
8.2彈撥弦上的橫向振動147
8.3傅裡葉級數在研究受迫振動中的應用150
8.4傅裡葉積分151
小結153
習題153
第9章狄拉克δ函數和傅裡葉變換155
9.1引言155
9.2狄拉克δ函數的表示155
9.3狄拉克δ函數的積分表示156
9.4作為分布函數的δ函數157
9.5傅裡葉積分定理158
9.6二維和三維傅裡葉變換161
小結162
習題163
第10章群速度和脈衝色散165
10.1引言165
10.2群速度165
10.3波包的群速度171
10.4自相位調制178
小結181
習題182
第11章波的傳播和波動方程185
11.1引言185
11.2正弦波：頻率和波長的概念187
11.3波的種類189
11.4波動的能量傳播189
11.5一維波動方程191
11.6拉緊弦的橫向波動191
11.7固體中的縱聲波192
11.8氣體中的縱波194
11.9一維波動方程的通解196
小結200
習題201
第12章惠更斯原理及其應用203
12.1引言203
12.2惠更斯原理203
12.3光的直線傳播205
12.4應用惠更斯原理研究折射與反射206
12.5非均勻介質中的惠更斯原理214
小結214
習題215
第三部分干涉
第13章波的疊加219
13.1引言219
13.2弦上駐波220
13.3在一根兩端固定的弦上的駐波222
13.4光駐波：艾夫斯和維納實驗223
13.5兩個正弦波的疊加224
13.6研究正弦波疊加的圖解法225
13.7復數表示法227
小結227
習題228
第14章雙光束干涉：波前分割法229
14.1引言229
14.2在水面上產生的干涉圖樣230
14.3相干性234
14.4光波的干涉235
14.5干涉圖樣236
14.6強度分布238
14.7菲涅耳雙面鏡裝置244
14.8菲涅耳雙稜鏡245
14.9白光干涉246
14.10條紋的位移247
14.11洛埃鏡裝置248
14.12反射時的相位變化249
小結250
習題250
第15章雙光束干涉：振幅分割法253
15.1引言254
15.2平面波照射平行平面薄膜產生的干涉254
15.3餘弦律256
15.4消反射膜257
15.5增反射膜263
15.6周期性結構產生的反射263
15.7點光源照明平行平面薄膜產生的干涉269
15.8兩反射面不平行的薄膜產生的干涉272
15.9薄膜的顏色276
15.10牛頓環277
15.11邁克耳孫干涉儀282
小結285
習題286
第16章多光束干涉量度學288
16.1引言288
16.2平行平面薄膜上的多次反射289
16.3法布裡-珀羅標準具291
16.4法布裡-珀羅干涉儀295
16.5分辨本領296
16.6陸末-格爾克板300
16.7干涉濾光片301
小結302
習題302
第17章相干性304
17.1引言304
17.2光源的線寬308
17.3空間相干性309
17.4邁克耳孫測星干涉儀311
17.5光學拍313
17.6相干時間和光源線寬的傅裡葉分析316
17.7復相干度和楊氏雙孔實驗中的條紋可見度318
17.8傅裡葉變換光譜學320
小結327
習題328
第四部分衍射
第18章夫瑯禾費衍射：Ⅰ331
18.1引言331
18.2單縫衍射圖樣333
18.3圓孔衍射338
18.4激光束的定向性341
18.5分辨極限347
18.6雙縫的夫瑯禾費衍射圖樣351
18.7多縫的夫瑯禾費衍射圖樣355
18.8衍射光柵358
18.9斜入射363
18.10X射線衍射364
18.11自聚焦現像368
小結371
習題372
第19章夫瑯禾費衍射Ⅱ和傅裡葉光學375
19.1引言375
19.2菲涅耳衍射積分375
19.3均勻振幅和相位分布377
19.4夫瑯禾費近似378
19.5長狹縫的夫瑯禾費衍射379
19.6矩形孔的夫瑯禾費衍射380
19.7圓孔的夫瑯禾費衍射381
19.8全同孔陣列383
19.9空間濾波385
19.10薄透鏡的傅裡葉變換性質388
小結391
習題392
第20章菲涅耳衍射393
20.1引言393
20.2菲涅耳半波帶法394
20.3波帶片398
20.4處理菲涅耳衍射更嚴謹的方法400
20.5高斯光束的傳播402
20.6直邊衍射404
20.7平面波經長狹縫的菲涅耳衍射以及向夫瑯禾費衍射的過渡409
小結412
習題414
第21章全息術417
21.1引言418
21.2全息術基本理論419
21.3全息術的要求424
21.4全息術的一些應用424
小結427
習題427
第五部分光的電磁特性
第22章偏振與雙折射431
22.1引言432
22.2馬呂斯定律435
22.3偏振光的產生436
22.4兩個矢量波動的疊加440
22.5雙折射現像446
22.6偏振光干涉：四分之一波片與二分之一波片451
22.7偏振光的分析454
22.8光學旋光455
22.9光束在橢圓芯單模光纖中傳輸時偏振態的變化457
22.10沃拉斯頓稜鏡459
22.11羅雄稜鏡461
22.12各向異性介質中平面電磁波的傳播461
22.13射線速度與射線折射率466
22.14瓊斯運算法469
22.15法拉第旋光476
22.16光學旋光現像的理論解釋479
22.17法拉第旋光現像的理論解釋481
習題483
第23章電磁波488
23.1引言488
23.2麥克斯韋方程組489
23.3電介質中的平面波490
23.4電介質中的三維波動方程495
23.5坡印亭矢量497
23.6電磁波的能量密度和強度500
23.7電磁波在吸收介質中的傳播502
23.8電磁波在導電介質中的傳播503
23.9輻射壓強505
23.10連續性條件507
23.11麥克斯韋方程組的物理意義509
小結511
習題512
第24章電磁波的反射與折射514
24.1引言514
24.2兩介質分界面上的反射和折射514
24.3正入射情況516
24.4斜入射：E矢量平行於入射面523
24.5反射起偏：布儒斯特定律526
24.6全內反射和隱失波527
24.7斜入射：E矢量垂直於入射面529
24.8反射率和透射率532
24.9隱失波的坡印亭矢量計算534
24.10電介質薄膜上的反射539
小結541
習題542
第六部分光子
第25章輻射的粒子性547
25.1引言548
25.2光電效應549
25.3康普頓效應553
25.4光子的角動量557
25.5光鑷效應559
小結561
習題561
第26章光子的量子性與光子糾纏563
26.1引言563
26.2利用強度分束器的光子實驗563
26.3利用偏振片的光子實驗564
26.4利用偏振分束器的光子實驗565
26.5波粒二像性567
26.6薛定諤方程568
26.7一維自由粒子569
26.8電子的單縫衍射574
26.9電子的雙縫干涉575
26.10EPR佯謬與貝爾不等式的簡單分析576
小結583
習題583
第七部分激光與光纖光學
第27章激光導論589
27.1引言590
27.2光纖激光器597
27.3紅寶石激光器600
27.4氦氖激光器602
27.5光學諧振腔604
27.6愛因斯坦繫數和光放大610
27.7線型函數618
27.8紅寶石激光器的典型參數620
27.9激光束的單色性621
27.10拉曼放大和拉曼激光器622
小結627
習題628
第28章光纖光學Ⅰ：基於射線光學的基本概念630
28.1引言631
28.2一些歷史評述632
28.3全反射635
28.4光纖636
28.5為什麼是玻璃纖維639
28.6相干光纖束640
28.7數值孔徑641
28.8光纖的損耗642
28.9多模光纖645
28.10多模光纖中的脈衝色散647
28.11色散和優選比特率的關繫651
28.12折射率冪率分布的多模光纖模間色散的通用表示653
28.13塑料光纖654
28.14光纖傳感器654
習題658
第29章光纖光學Ⅱ：波導的基本理論與模式的概念661
29.1引言661
29.2對稱平板階躍波導的TE模式662
29.3理解模式的物理意義668
29.4對稱階躍型平板波導的TM模式670
29.5折射率分布為拋物線型的平板波導中的TE模式671
29.6波導理論和量子力學的類比673
習題676
第30章光纖光學Ⅲ：單模光纖678
30.1引言678
30.2基本方程678
30.3階躍折射率光纖中的導模681
30.4單模光纖685
30.5單模光纖中的脈衝色散688
30.6色散補償光纖691
30.7近期的光纖通信繫統694
習題696
第八部分狹義相對論
第31章狹義相對論Ⅰ：時間膨脹和長度收縮701
31.1引言701
31.2運動觀察者觀測到的光速703
31.3時間的膨脹703
31.4μ介子實驗705
31.5長度的收縮707
31.6以長度收縮的角度理解μ介子實驗708
31.7運動列車的長度收縮709
31.8兩事件的同時性710
31.9雙生子佯謬711
31.10邁克耳孫-莫雷實驗714
31.11簡要的歷史評述717
習題718
第32章狹義相對論Ⅱ：質能關繫720
32.1引言720
32.2質能關繫720
32.3多普勒頻移724
習題726
第33章狹義相對論Ⅲ：洛倫茲變換727
33.1引言727
33.2洛倫茲變換727
33.3速度變換(速度相加規則)730
33.4動量矢量分量的變換規則732
33.5縱向和橫向的多普勒頻移733
習題734
參考文獻與推薦讀物735
附錄A伽馬函數和與高斯函數相關的積分744
附錄B關於積分746
附錄C光纖布拉格光柵的反射率747
附錄D高斯光束的衍射749
附錄E衍射積分公式的簡單推導751
附錄F薛定諤方程的啟發性推導以及方程的解753
附錄G平板波導中的TE模式與TM模式755
附錄H拋物線型折射率波導中的模式解757

本書是西方《光學》課程的經典教材之一。涵蓋了幾何光學，干涉、衍射、偏振等波動光學內容，為了使讀者更好地學好波動光學，作者還準備了振動與波、傅裡葉變換、狄拉克函數作為波動光學的基礎，作為光學的應用，本書還將激光與光纖光學作為光學的直接應用選入，為了讓讀者了解有關光學在近代物理中的作用，第5版引入了狹義相對論內容，第6版又將量子光學的部分內容選入，使讀者更好地理解光的量子特性。