本书为“高等院校光电名师堂系列教材”中的一本。全书共分六章，主要介绍了光波与介质的基本性质，干涉，衍射，傅里叶光学，光的偏振性及应用等光学知识。为方便读者学习，重要章节都安排了例题，配置了习题，书末附有部分习题答案。

本书以光的波动性为主要研究对象，从电磁波理论和傅里叶分析两个角度，研究光的传播、干涉、衍射、偏振性质，以及光的信息处理。在这些经典内容的编排上，力求结构合理、铺垫充分、线索清晰。除了基础内容外，还适当增加了光压、光子晶体、干涉条纹分析等，以反映科学研究和工程应用中的热点问题。

为方便读者学习，重要章节都安排了例题，配置了习题，书末附有部分习题答案。

本书可用做光学工程和光电信息类专业本科生教材，也可供非光学类专业研究生和科研人员参考。

第1章 光的电磁理论

 1.1 电场与磁场

1.1.1 电荷和电场

1.1.2 电流和磁场

 1.2 电磁感应与麦克斯韦方程组

1.2.1 电磁感应定律

1.2.2 位移电流

1.2.3 麦克斯韦方程组

 1.3 介质的电磁性质

1.3.1 介质的极化

1.3.2 介质的磁化

1.3.3 介质中的麦克斯韦方程组

1.3.4 时谐电磁场及其复数形式

 1.4 电磁场的边值关系

 1.5 电磁场的能量

1.5.1 坡印廷定理

1.5.2 坡印廷矢量

 1.6 电磁场的动量

1.6.1 电磁场的动量守恒定律

1.6.2 光压的应用

 1.7 波动方程

 习题

第2章 光波与介质的基本性质

 2.1 平面波

2.1.1 平面波的表达

2.1.2 F面波的共轭

2.1.3 F面波的性质

 2.2 球面波和柱面波

 2.3 折射率

2.3.1 复折射率的产生

2.3.2 光的吸收

2.3.3 光的色散

 2.4 平面波的叠加

2.4.1 两个同频率、同向传播光波的叠加

2.4.2 两个同频率、反向传播光波的叠加

2.4.3 两个不同频率、同向传播光波的叠加

2.4.4 两个振动方向互相垂直的光波的叠加

 2.5 平面波在两介质界面上的反射和折射

2.5.1 折射定律和反射定律

2.5.2 菲涅耳公式

2.5.3 菲涅耳公式的图形表示

2.5.4 界面上光的能量关系

2.5.5 全反射

2.5.6 维纳实验

 2.6 平面波在金属表面的反射和透射

 2.7 电偶极子辐射

 2.8 光散射

2.8.1 散射系数和散射截面

2.8.2 弹性散射

2.8.3 非弹性散射

 2.9 光压的计算

 习题

第3章 干涉

 3.1 光的相干性

3.1.1 相干条件

3.1.2 杨氏实验

3.1.3 光源大小与条纹对比度

3.1.4 光源光谱与条纹对比度

3.1.5 两相干光波振幅比与条纹对比度

3.1.6 相干长度

3.1.7 时空相干性、互相干函数和复相干度

 3.2 分波面干涉

 3.3 分振幅双光束干涉

3.3.1 平行平板干涉

3.3.2 非平行板干涉

3.3.3 分振幅双光束干涉仪

 3.4 分振幅多光束干涉

3.4.1 平行平板的多光束干涉

3.4.2 法布里－珀罗干涉仪

3.4.3 光学薄膜

3.4.4 平面波导

3.4.5 光子晶体

 3.5 干涉条纹分析

3.5.1 条纹计数和相位解缠

3.5.2 外差干涉检测

3.5.3 相移干涉检测

3.5.4 动态干涉检测

 习题

第4章 衍射

 4.1 基尔霍夫衍射

 4.2 瑞利－索末菲衍射

4.2.1 第一类瑞利－索末菲衍射

4.2.2 第二类瑞利－索末菲衍射

4.2.3 r》λ条件下的衍射

 4.3 菲涅耳衍射与夫琅和费衍射

 4.4 近距离上的夫琅和费衍射

4.4.1 平面波照明孔径

4.4.2 球面波照明孔径

4.4.3 夫琅和费衍射公式的意义

 4.5 典型孔径的夫琅和费衍射

4.5.1 矩孔衍射

4.5.2 圆孔衍射

4.5.3 光学成像系统的分辨本领

4.5.4 夫琅和费衍射的性质

 4.6 光栅的夫琅和费衍射

4.6.1 双缝衍射

4.6.2 多缝衍射

4.6.3 光栅方程

4.6.4 典型光栅

 4.7 菲涅耳衍射

4.7.1 菲涅耳波带法

4.7.2 菲涅耳波带片

4.7.3 菲涅耳积分法

 4.8 光学全息

4.8.1 全息基本原理

4.8.2 盖博全息

4.8.3 离轴全息

4.8.4 余弦波带片

4.8.5 全息图物像关系

4.8.6 白光再现全息

4.8.7 全息术的应用

 习题

第5章 傅里叶光学

 5.1 空间频率和线性系统

5.1.1 空间频率

5.1.2 线性空间不变系统

5.1.3 线性空间不变系统的频域分析

 5.2 平面波角谱

5.2.1 角谱及其物理意义

5.2.2 角谱的传播

5.2.3 孔径对角谱的作用

 5.3 衍射现象的傅里叶分析

5.3.1 夫琅和费衍射的傅里叶分析

5.3.2 菲涅耳衍射的傅里叶分析

 5.4 透镜的傅里叶变换和成像性质

5.4.1 薄透镜复振幅透过率函数

5.4.2 透镜的傅里叶变换性质

5.4.3 透镜的成像性质

5.4.4 阿贝成像理论

 5.5 光学成像系统频域分析

5.5.1 相干光学成像系统

5.5.2 非相干光学成像系统

5.5.3 有像差成像系统的传递函数

5.5.4 相干和非相干成像比较

 5.6 光学信息处理

5.6.1 非相干光学信息处理

5.6.2 相干光学信息处理

5.6.3 光学相关目标识别

 习题

第6章 光的偏振性及应用

 6.1 偏振态的描述

6.1.1 琼斯矢量

6.1.2 偏振光的产生

 6.2 晶体光学

6.2.1 晶体的光学各向异性

6.2.2 菲涅耳方程

6.2.3 单色平面波在晶体中的传播

6.2.4 晶体光学性质的图形法分析

6.2.5 平面波在晶体表面的折射和反射

6.2.6 单轴晶体中光波的确定

6.2.7 晶体的偏光干涉

6.2.8 电光效应

6.2.9 旋光和磁光效应

6.2.10 弹光－声光效应

 6.3 偏振器件

6.3.1 双折射型偏振器和分束器

6.3.2 波片和补偿器

6.3.3 光隔离器

6.3.4 偏振器件的琼斯矩阵表示

 6.4 偏振光的检测

6.4.1 偏振光的测量

6.4.2 偏振光测量仪器

6.4.3 斯托克斯矢量和穆勒矩阵

 6.5 偏振光的应用

6.5.1 电流测量

6.5.2 双偏光干涉仪

6.5.3 液晶空间光调制器

6.5.4 克尔磁光效应和磁光存储

 习题

部分习题参考答案

附录A 场论

 A1 等值面和梯度

 A2 通量、散度和高斯公式

 A3 环量、旋度和斯托克斯公式

附录B 哈密顿算子

附录C 常用非初等函数

附录D 脉冲函数

附录E 卷积和相关

附录F 傅里叶级数

附录G 傅里叶变换

参考文献