光学教程（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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叶玉堂，肖峻，饶建珍 等 著

图书标签:

• 光学
• 物理学
• 教程
• 光学原理
• 光线学
• 波动光学
• 几何光学
• 光学仪器
• 电磁波
• 光学工程

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302262701

版次：2

商品编码：12004777

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2011-09-01

用纸：胶版纸

页数：465

字数：720000

正文语种：中文

内容简介

　　《光学教程（第2版）》以物理光学和应用光学为主体内容。第1～3章为应用光学部分，介绍了几何光学基础知识和光在光学系统中的传播和成像特性，还讨论了激光存储等新型光学系统；第4～8章为物理光学部分，讨论了光在各向同性介质和各向异性介质中的传播规律，以及光的干涉、衍射、偏振特性及光与物质的相互作用，同时，还介绍了密集波分复用技术、双光子吸收、拉曼放大、光学孤子、光子晶体、红外显微镜、扫描隧道显微镜、相衬显微镜和磁光克尔效应等相关领域的应用和进展；第9章专门介绍航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、光学信息处理、光纤激光器、有机电致发光、太阳能电池等光学新技术。
　　《光学教程（第2版）》为光电子、电子科学与技术及光学工程等专业本科生的专业基础教材，也可作为有关专业师生和科技人员的参考书。

内页插图

目录

第一篇 应用光学
第1章 几何光学基础
1．1 几何光学的基本定律
1．1．1 发光点、光线和光束
1．1．2 几何光学的基本定律
1．1．3 全反射
1．1．4 费马原理
1．2 物像基本概念
1．2．1 光学系统与完善像概念
1．2．2 物和像的概念
1．3 球面与球面系统
1．3．1 符号规则
1．3．2 单个折射球面的光路计算
1．3．3 单个折射球面近轴光线的光路计算
1．3．4 物平面以细光束经折射球面的成像
1．3．5 球面反射镜
1．3．6 共轴球面系统
1．3．7 薄透镜
1．4 平面与平面系统
1．4．1 平面反射镜
1．4．2 平行平板
1．4．3 反射棱镜
1．4．4 折射棱镜
1．4．5 光楔
1．5 光学材料
例题
习题
第2章 理想光学系统与实际光学系统
2．1 理想光学系统的基本特性、基点和基面
2．1．1 理想光学系统的基本特性
2．1．2 理想光学系统的基点和基面
2．2 理想光学系统的物像关系
2．2．1 图解法求像
2．2．2 解析法求像
2．3 理想光学系统的放大率
2．3．1 放大率
2．3．2 节点和节平面
2．3．3 用平行光管测定焦距的原理
2．4 理想光学系统的组合
2．4．1 双光组组合
2．4．2 多光组组合
2．5 球面与球面系统的基点和基面
2．5．1 单个折射球面的主点
2．5．2 单透镜的基点与基面
2．5．3 薄透镜和薄透镜组
2．6 矩阵运算在几何光学中的应用
2．6．1 近轴光的矩阵表示
2．6．2 物像矩阵
2．6．3 用高斯常数表示系统的基点位置和焦距
2．6．4 薄透镜系统的矩阵运算
2．7 实际光学系统中的光束限制
2．7．1 光阑及其作用
2．7．2 孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
2．7．3 视场光阑
2．7．4 渐晕光阑、入射窗和出射窗
2．7．5 光学系统的景深
2．7．6 远心光路
2．8 像差
2．8．1 几何像差
2．8．2 波像差
例题
习题
第3章 光学仪器的基本原理
3．1 眼睛
3．1．1 眼睛的结构
3．1．2 眼睛的调节
……
第二篇 物理光学
习题答案
主题索引
参考答案

前言/序言

　　光学理论和技术发展很快，本书修订的目的是力图反映光学领域的高速发展。与教程第1版相比较，第2版主要是增加了一些相关新技术和前沿进展。应用光学部分，增加了激光存储系统；干涉部分增加了光子晶体；衍射部分增加了红外显微镜、相衬显微镜和1983年由诺贝尔物理奖得主GerdBining博士发明的扫描隧道显微镜；晶体光学部分增加了磁光克尔效应；光与物质的相互作用部分增加了米氏散射在光电对抗等高新技术中的应用；第'9章中增加了光纤激光器、OLED、太阳能电池，至于第9章中航天光学遥感、自适应光学、红外与微光成像、光学信息处理等方面内容，基本上是根据母国光、姜文汉、苏君红、薛鸣球等几位院士提供的文献、资料编写的，第2版未作大的修改。
　　本书由饶建珍副教授改编第1、2、3章；肖峻教授改编第4、5章，并负责全书各章的内容衔接及文稿编排；李剑峰博士改编第6章并编写第9章光纤激光器一节；杨春平博士改编第7、8章；杨刚博士编写第9章有机电致发光一节；钟建博士编写第9章太阳能电池一节；敖明武博士改编第9章前5节并负责统编第9章；叶玉堂教授主要负责教程改编的进程、质量管理以及相关新技术和前沿进展方面的内容组织。
　　本教程第1版2005年出版后，到2010年，境内已4次印刷；2008年，本教程版权转让台湾五南图书出版公司，译成繁体字版，由“国立交通大学”郭浩中教授校订，在境外出版发行。境内、外读者的厚爱是我们将教程改编、再版的动力。谨此衷心感谢境内、外采用本教程的同行、读者！
　　由于编者学识有限，书中缺点、错误或疏漏在所难免，恳请使用本教程的读者不吝指正。

光学教程（第2版） 本书内容概览： 《光学教程（第2版）》是一本全面、深入的物理光学与几何光学教材，旨在为读者构建扎实的光学理论基础，并引导他们理解光学现象在自然界和社会中的广泛应用。本书在继承第一版严谨科学精神的基础上，进行了内容更新与拓展，力求更加贴合当前光学研究的前沿和相关领域的实际需求。全书分为十三章，系统地阐述了光学学的基本原理、重要模型以及现代光学的前沿发展。 第一章：光的波动性与几何光学基础 本章为光学学习的基石，首先从历史回顾出发，引介了光的粒子说与波动说的演变，为后续深入探讨光的波动性奠定基础。接着，详细阐述了光的传播性质，包括光线的概念、折射定律（斯涅尔定律）和反射定律。这里不仅会给出严格的数学推导，还会通过丰富的实例，如透镜成像、棱镜分光等，直观地展示几何光学的应用。本章将重点讲解反射镜和透镜的成像原理，包括物距、像距、焦距之间的关系，以及不同类型透镜（凸透镜、凹透镜）和反射镜（平面镜、凹面镜、凸面镜）的成像特点。此外，还将介绍共轴光学系统，例如单透镜系统和组合透镜系统的成像特性，为理解更复杂的成像系统打下基础。 第二章：干涉 干涉是光波叠加的典型现象，本章将深入剖析光的干涉原理。我们将从双缝干涉实验入手，详细讲解杨氏双缝干涉条纹的形成条件、亮暗条纹的位置关系以及条纹间距的计算。在此基础上，本书将拓展至多种干涉类型，包括薄膜干涉（如肥皂泡、油膜颜色），劈尖干涉，以及迈克尔逊干涉仪的工作原理和应用。通过对不同干涉情况的分析，读者将深刻理解相干光的要求以及干涉条纹的特点，并了解干涉在测量、光学仪器等领域的应用。 第三章：衍射 衍射是光在传播过程中遇到障碍物或孔缝时发生的偏离直线传播的现象。本章将重点讲解惠更斯原理，并在此基础上阐述单缝衍射和圆孔衍射的规律。读者将学习如何计算衍射条纹的宽度、强度分布以及极值位置。进一步地，本书将介绍光栅衍射，详细讲解光栅常数、衍射级数与衍射角之间的关系，以及光栅在光谱分析中的重要作用。最后，还将探讨夫琅和费衍射和菲涅尔衍射的异同，以及它们在光学仪器（如望远镜、显微镜）中的应用。 第四章：偏振 偏振是描述光波电矢量振动方向特性的物理量。本章将从自然光和线偏振光出发，详细讲解产生偏振光的方法，包括反射偏振（马吕斯定律）、折射偏振（布儒斯特角）、散射偏振以及通过偏振片、波片等光学元件实现偏振光的转换。本书将深入讨论偏振光干涉，以及偏振在液晶显示、光学活性物质研究、3D电影技术等领域的广泛应用。 第五章：光的吸收与色散 本章探讨光与物质相互作用时发生的吸收与色散现象。我们将首先讲解光的吸收原理，包括朗伯-比尔定律，并分析不同物质对光的吸收特性。随后，重点介绍光的色散，即光的不同颜色（不同频率）在介质中传播速度不同的现象。我们将详细讲解正常色散和反常色散，以及棱镜、光栅在色散现象中的作用。色散现象在光谱学、通信技术（如光纤通信）以及材料科学中有重要的研究价值。 第六章：光的散射 光的散射是指光在传播过程中遇到介质中的微粒而改变传播方向的现象。本章将详细讲解瑞利散射，解释为什么天空是蓝色的，以及日出日落时天空呈现红色的原因。此外，还将介绍米氏散射，分析其与瑞利散射的差异，以及在云、雾、雨滴等现象中的应用。拉曼散射作为一种重要的光谱技术，其原理和应用也将得到阐述。 第七章：相干光与激光 本章专门探讨相干光及其重要应用——激光。我们将首先深入理解相干光的基本概念，包括时间相干性和空间相干性，并回顾导致不相干的因素。在此基础上，本书将详细介绍激光的产生原理，包括粒子数反转、受激辐射等关键概念。激光器的工作原理、不同类型的激光器（如气体激光器、半导体激光器、固体激光器）及其特性也将被一一解析。激光在通信、医疗、工业加工、科研等领域的革命性应用将贯穿本章。 第八章：光的全反射与奇特的反射 本章将聚焦于光的全反射现象，详细阐述全反射的发生条件，并探讨其在光纤通信、棱镜设计中的核心作用。我们还将介绍一些更为奇特的反射现象，例如镜面反射与漫反射的对比，以及在特定材料或结构下可能出现的特殊反射效果，例如虹彩效应或结构色。 第九章：光学仪器 本章将光学原理与实际应用相结合，重点介绍几种基本的光学仪器。读者将学习望远镜（折射望远镜、反射望远镜）和显微镜（光学显微镜）的成像原理、放大率计算以及关键性能指标。此外，还将介绍照相机、人眼等光学系统的基本结构与工作方式，并分析它们在成像过程中的光学规律。 第十章：光的能量与动量 本章将深入探讨光的能量和动量概念。我们将引入光子的概念，并基于普朗克公式和爱因斯坦的光电效应方程，详细解释光的能量量子化。光压和动量守恒定律也将得到阐述，并分析光波与物质相互作用时能量和动量的传递。 第十一章：现代光学基础（导论） 本章为读者打开现代光学的大门，介绍一些现代光学领域的重要概念和研究方向。我们将简要介绍光学测量技术，如全息术、干涉测量技术在高精度测量中的应用。非线性光学现象，如二次谐波产生、光学参量振荡等，也将初步涉及，为读者后续深入学习打下基础。 第十二章：光学在现代科技中的应用 本章将进一步拓展光的应用范围，展示光学在各个领域的实际价值。除了前面章节提及的应用，我们将重点介绍光学在通信（光纤通信）、信息存储（光盘）、生物医学（内窥镜、激光手术）、新能源（太阳能电池）、材料科学（光学成像表征）等方面的最新进展和典型案例。 第十三章：光学发展前沿 本章将带领读者展望光学学科的未来。我们将简要介绍当前光学研究的热点领域，例如超材料与负折射率光学，量子光学及其在量子计算、量子通信中的潜力，纳米光学与光子晶体，以及生物光子学的发展趋势。 本书的特色： 《光学教程（第2版）》在内容组织上力求循序渐进，从基础概念到前沿应用，层层递进。在数学推导上，力求严谨准确，同时辅以大量的图示和实例，帮助读者理解抽象的物理概念。每章末都设有习题，涵盖了不同难度和类型的题目，以帮助读者巩固所学知识。本书适合作为高等院校物理学、光信息科学与技术、电子工程等相关专业本科生和研究生的教材，也可供从事光学研究和工程技术工作的专业人员参考。 通过学习本书，读者不仅能掌握光学学的基本理论和方法，更能深刻理解光在现代科学技术中的重要作用，为进一步深入学习和开展相关研究奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到《光学教程（第2版）》这本书，最大的感受就是它的“厚重感”，但这种厚重并非是内容冗杂，而是知识体系的完整和严谨。我之前涉猎过一些光学方面的书籍，但总觉得要么过于偏重理论推导，让人望而却步，要么过于浅尝辄止，缺乏深度。这本书恰好找到了一个非常好的平衡点。它在理论的引入上，并没有过于追求数学的极致严谨，而是更注重物理概念的阐释和直观理解。举个例子，在讲到波动光学的时候，它并没有直接跳到麦克斯韦方程组，而是先从惠更斯原理入手，一步步引导读者理解波的传播，然后再引入更复杂的数学工具。这种“由浅入深，由易到难”的教学思路，对于我这种非物理专业出身，但又对光学有浓厚兴趣的读者来说，简直是太友好了。而且，书中对于每一个概念的定义都非常清晰，并且辅以大量的例题，这些例题的设计非常巧妙，能够覆盖到各种不同的应用场景，让我在练习中巩固知识，同时也拓展了思路。我尤其喜欢书中一些拓展阅读的部分，它会简单介绍一些光学在现代科技中的应用，比如激光、光纤通信等，这让我能感受到光学这门学科的强大生命力和现实意义。

评分☆☆☆☆☆

我最近在读的这本《光学教程（第2版）》，最大的优点在于它对光学知识的系统性和层次性把握得非常好。从几何光学的基础，到波动光学，再到量子光学，整个知识体系衔接得非常自然流畅。最让我印象深刻的是，书中在引入一些相对复杂的概念时，会先从历史发展的角度去介绍，比如光的粒子说和波动说的争论，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我对这些概念的出现背景有了更深的理解。此外，书中对于一些关键的实验，比如杨氏双缝干涉实验、迈克尔逊干涉仪等，都进行了详细的图文并茂的介绍，让我能够清晰地了解实验的设计、原理和结果，从而更好地理解相关的理论。我尤其喜欢书中对于一些抽象概念的形象化处理，比如在讲解光强的分布时，会用“光强图”来表示，直观且易于理解。对于一些应用，比如光学仪器（望远镜、显微镜）的原理，书中也有相当篇幅的介绍，这让我能将所学的理论知识与实际应用联系起来，提升了学习的动力。总的来说，这本书的编排和内容都非常符合一个想要扎实学习光学的读者的需求。

评分☆☆☆☆☆

这本《光学教程（第2版）》算是我近期读到的最让我眼前一亮的光学教材了。刚拿到书的时候，它的排版和设计就给我留下了很好的第一印象，清晰明了，章节划分也很有逻辑性。我尤其喜欢它在介绍概念时，不仅仅是干巴巴的文字描述，而是穿插了大量的精美插图和示意图。这些图画不仅仅是为了美观，而是真正起到了辅助理解的作用，让那些抽象的光学现象变得直观易懂。比如，在讲到光的衍射和干涉时，书中用到了好几种不同角度的示意图，结合文字讲解，我感觉比我之前看的任何资料都更容易把握其中的物理原理。而且，书中对于一些复杂的光学器件，比如透镜、棱镜的成像原理，也用了非常详细的剖面图和光线追迹图，这对于我这种光学初学者来说，简直是福音。即便是一些比较有难度的内容，比如傅里叶光学部分，作者也花了很大的篇幅去铺垫，循序渐进，让我感觉不是一下子被扔进了深水区，而是有足够的时间去消化和吸收。虽然我还没完全看完，但目前为止，这本书的知识呈现方式和讲解深度，都让我觉得物超所值。

评分☆☆☆☆☆

这本书《光学教程（第2版）》给我的感觉是，它不仅是知识的传递者，更是思维的启迪者。我之前接触的光学教材，很多都过于侧重计算，导致我感觉自己像是在解数学题，而忽略了背后的物理意义。这本书在这方面做得非常出色，它在讲解公式和定理的同时，始终强调对物理现象的深入理解。例如，在讲到菲涅尔衍射时，书中并没有直接给出复杂的积分公式，而是先通过几何光学和波动光学之间的联系，建立起一个直观的物理图像，然后再引入数学工具，这使得我更容易接受和理解。而且，书中对于一些前沿的光学分支，比如非线性光学、光子晶体等，也进行了简要的介绍，虽然不深入，但足以勾起我对这些领域的兴趣，也让我看到了光学发展的最新动态。这本书的语言风格也很平实，没有过多的术语堆砌，即使是初学者，阅读起来也不会感到太大的障碍。我尤其喜欢书中在章节结尾处设置的“思考题”和“讨论题”，这些题目往往能够引发我更深入的思考，甚至让我主动去查阅更多相关的资料，这比单纯的习题更有价值。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本《光学教程（第2版）》在内容编排上，给我一种“精心打磨”的感觉。它不是那种把知识点罗列出来的教科书，而更像是一个循序渐进的引导过程。我特别欣赏它在处理一些关键概念时，会从不同的角度进行解读。比如，在讲到光的本性时，它不仅介绍了光的波动说和微粒说，还花了相当的篇幅去讲解量子光学的一些基础概念，这使得我对光的认识不再局限于经典的范畴。书中对实验的介绍也做得非常到位，不仅仅是理论上的阐述，很多地方都配有经典的实验示意图，甚至是一些实验装置的照片，这让我能更直观地理解实验的原理和操作。对于一些光学现象，比如彩虹的形成、肥皂泡的颜色等，书中也给出了非常清晰的物理解释，这些解释往往是用生活中常见的例子来类比，非常生动有趣。总的来说，这本书在理论的深度和广度上都做得很好，同时又非常注重培养读者的物理直觉和应用能力，这对于想要系统学习光学的人来说，无疑是一本非常值得推荐的教材。