光学

作者: [德] 阿诺德·索末菲（Arnold Sommerfeld）著 , 徐朝鹏译

出版社: 科学出版社

出版时间: 2021-06

版次: 1

ISBN: 9787030615725

定价: 148.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 326页

分类: 自然科学

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《光学》是伟大的物理学家Arnold Sommerfeld的“理论物理学教程”第四卷《光学》的中文翻译, 《光学》对光的反射与折射、运动介质和运动光源光学、色散理论、晶体光学和衍射理论的物理和数学原理作了系统和深刻的讨论,其中若干成果是他本人及其学生的创造性贡献. 目录

Sommerfeld 及其成就

总序

第四卷序

引言 1

§1 几何光学、物理光学、生理光学以及光学发展历史年表 1

第1章光的反射和折射 6

§2 回顾电动力学：理想自然光的基本原理 6

§3 Fresnel公式：从光疏介质到光密介质的传播 11

A 电矢量垂直于入射面 12

B 磁矢量垂直于入射面 15

C 垂直入射时反射的人工抑制 16

§4 Fresnel 公式图解讨论， Brewster 定律 17

A 偏振面平行于入射平面 18

B 偏振面垂直于入射面 20

C 偏振光的实际产生 21

D 从电子理论的角度来看Brewster定律 22

E 能量考虑: 反射功率r和透射功率 d 23

§5 全反射 24

A Fresnel 公式的讨论 24

B 进入光疏介质的光 27

C 波动力学的隧道效应 28

D 椭圆偏振光和圆偏振光的产生 29

§6 金属反射 29

A Fresnel 公式 31

B Hagen 和 Rubens 的实验 32

C 金属、玻璃和颜料的颜色的一些评论 33

§7 薄膜和厚板的颜色 34

A 一般情况 34

B 潮湿沥青上的油斑 36

C 镀膜 (消反射) 透镜 38

D 肥皂泡和 Newton 环 39

E 方法比较：求和或边界值处理 39

F Lummer-Gehrke 板 (1902) 42

G Perot 和 Fabry 干涉仪 (约 1900 年) 44

§8 光驻波 47

A 在金属表面垂直入射的单色线偏振光 47

B 斜入射的光线 49

C Lippmann 的彩色摄影 49

第2章运动介质和运动光源光学――天文学专题 51

§9 光速的测量 51

§10 光行差和视差 53

§11 Doppler 效应 57

§12 Fresnel 拖曳系数和 Fizeau 实验 59

§13 移动反射镜的反射 62

§14 Michelson 实验 64

§15 Harress、Sagnac 和 Michelson-Gale 的实验 69

§16 光的量子理论 71

第3章色散理论 76

§17 电子的紫外共振 76

§18 除紫外线电子共振振荡外的离子红外共振振荡 81

§19 反常色散 84

§20 偏振面的磁旋转 88

§21 正常 Zeeman 效应与反常 Zeeman 效应的一些特征 92

§22 相速度信号速度群速度 99

A 有界波列的 Fourier 表示 99

B 波前在色散介质中的传播 101

C 前驱波 102

D 最终稳定态下的信号 104

E 群速度和能量传输 106

§23 色散的波动力学理论 107

A 旧的色散公式和波动力学公式的对比 108

B 公式 (3) 的推导纲要 110

第4章晶体光学 112

§24 Fresnel 椭球折射率椭球主介电轴 112

§25 平面波及其偏振的结构 115

§26 对偶关系光线面和法线面光轴 121

A 光线面的讨论 124

B 光轴 127

C 法线面 128

§27 双折射问题 129

A 根据 Huygens 原理得出的双折射 130

B 作为边值问题的折射定律 131

C 反射光和折射光的振幅 133

§28 晶体的光学对称性 134

§29 旋光晶体和液体 138

A 螺旋形晶体结构的回转矢量 138

B 石英中偏振面的旋转 140

C 旋光液体 143

§30 Nicol 棱镜四分之一波片电气石钳二向色性 144

A Nicol 棱镜 144

B 四分之一波片和 Babinet 补偿器 146

C 电气石和偏振滤波片 148

§31 晶片造成的平行偏振光和会聚偏振光的干涉现象 149

A 平行光 150

B 会聚光 152

第5章衍射理论 158

§32 光栅理论 159

A 线型光栅 159

B 交叉光栅 163

C 空间光栅 164

§33 大量随机分布颗粒的衍射 169

§34 Huygens 原理 172

A 球面波 172

B Green 定理和 Huygens 原理的 Kirchho 公式 173

C Green 函数和 Huygens 原理的简化公式 175

D Fraunhofer 衍射和 Fresnel 衍射 177

E Babinet 原理 179

F 黑屏或反射屏 181

G 两个推广 181

§35 几何光学和波动光学中的阴影问题 182

A 程函 182

B 用波动光学理论解释阴影的产生 184

C 圆盘衍射 188

D 圆孔衍射与 Fresnel 波带 191

E 衍射相似定律 195

§36 矩形孔和圆形孔的 Fraunhofer 衍射 196

A 矩形孔衍射 197

B 狭缝衍射 198

C 圆孔衍射 199

D 相位光栅 201

E §35 B 的补充内容――多边形衍射孔形成的光扇 206

§37 狭缝的 Fresnel 衍射 209

A Fresnel 积分 210

B 对衍射图样的讨论 213

C 直边衍射 215

§38 若干衍射问题的严格解 218

A 直边问题 219

B 分支解的构建 222

C 用 Fresnel 积分表示 U 227

D 直边的衍射场 230

E 推广 233

F 关于分支解的基本讨论 234

第6章关于衍射理论的附录 240

§39 极窄狭缝的衍射 240

A 狭缝的边值问题 240

B 积分方程 (10) 和 (12) 的解 244

C 讨论 247

§40 光学仪器的分辨本领 254

A 线光栅的分辨本领 255

B 阶梯光栅和干涉光谱仪 257

§41 棱镜分辨本领的基本理论 260

A 关于分辨本领的一般考虑 262

B 在光栅和干涉光谱仪中的应用 263

§42 望远镜、眼睛，以及 Michelson 对恒星大小的测量 264

§43 显微镜 269

A Abbe 的显微镜理论 271

B 相位光栅在显微镜中的重要性 272

C 发光与被照明物体 273

§44 关于 Young 的衍射解释 273

A 衍射问题 Kirchho 解的重构 274

B 锥上的面积分约简为衍射孔边界上的线积分――Young 理论的改进 276

C 围道积分的讨论 278

§45 近焦点衍射 279

A Debye 的假设 279

B 焦点近邻处的衍射场 280

C 光锥轴上以及轴附近的振幅和相位 282

D 柱面波及其相位跃变 283

§46 电磁矢量问题的 Huygens 原理 284

§47 Chevenkov 辐射 287

A Chevenkov 电子的场 288

B Chevenkov 电子的辐射 292

C 考虑色散的 Chevenkov 辐射 294

D 最后的关键评注 294

§48 几何光学的补充: 弯曲光线，正弦条件，透镜公式，彩虹 295

A 光线的曲率 296

B Abbe 的正弦条件 298

C 关于直线光束的结构 300

D 关于透镜公式 301

E 扩散产生的弯曲光线和彩虹理论的评注 303

§49 白光的本性 ――光子理论和互补性 309

习题 313

习题解答 315

译后记 327
内容简介:
《光学》是伟大的物理学家Arnold Sommerfeld的“理论物理学教程”第四卷《光学》的中文翻译, 《光学》对光的反射与折射、运动介质和运动光源光学、色散理论、晶体光学和衍射理论的物理和数学原理作了系统和深刻的讨论,其中若干成果是他本人及其学生的创造性贡献.
目录:
目录

Sommerfeld 及其成就

总序

第四卷序

引言 1

§1 几何光学、物理光学、生理光学以及光学发展历史年表 1

第1章光的反射和折射 6

§2 回顾电动力学：理想自然光的基本原理 6

§3 Fresnel公式：从光疏介质到光密介质的传播 11

A 电矢量垂直于入射面 12

B 磁矢量垂直于入射面 15

C 垂直入射时反射的人工抑制 16

§4 Fresnel 公式图解讨论， Brewster 定律 17

A 偏振面平行于入射平面 18

B 偏振面垂直于入射面 20

C 偏振光的实际产生 21

D 从电子理论的角度来看Brewster定律 22

E 能量考虑: 反射功率r和透射功率 d 23

§5 全反射 24

A Fresnel 公式的讨论 24

B 进入光疏介质的光 27

C 波动力学的隧道效应 28

D 椭圆偏振光和圆偏振光的产生 29

§6 金属反射 29

A Fresnel 公式 31

B Hagen 和 Rubens 的实验 32

C 金属、玻璃和颜料的颜色的一些评论 33

§7 薄膜和厚板的颜色 34

A 一般情况 34

B 潮湿沥青上的油斑 36

C 镀膜 (消反射) 透镜 38

D 肥皂泡和 Newton 环 39

E 方法比较：求和或边界值处理 39

F Lummer-Gehrke 板 (1902) 42

G Perot 和 Fabry 干涉仪 (约 1900 年) 44

§8 光驻波 47

A 在金属表面垂直入射的单色线偏振光 47

B 斜入射的光线 49

C Lippmann 的彩色摄影 49

第2章运动介质和运动光源光学――天文学专题 51

§9 光速的测量 51

§10 光行差和视差 53

§11 Doppler 效应 57

§12 Fresnel 拖曳系数和 Fizeau 实验 59

§13 移动反射镜的反射 62

§14 Michelson 实验 64

§15 Harress、Sagnac 和 Michelson-Gale 的实验 69

§16 光的量子理论 71

第3章色散理论 76

§17 电子的紫外共振 76

§18 除紫外线电子共振振荡外的离子红外共振振荡 81

§19 反常色散 84

§20 偏振面的磁旋转 88

§21 正常 Zeeman 效应与反常 Zeeman 效应的一些特征 92

§22 相速度信号速度群速度 99

A 有界波列的 Fourier 表示 99

B 波前在色散介质中的传播 101

C 前驱波 102

D 最终稳定态下的信号 104

E 群速度和能量传输 106

§23 色散的波动力学理论 107

A 旧的色散公式和波动力学公式的对比 108

B 公式 (3) 的推导纲要 110

第4章晶体光学 112

§24 Fresnel 椭球折射率椭球主介电轴 112

§25 平面波及其偏振的结构 115

§26 对偶关系光线面和法线面光轴 121

A 光线面的讨论 124

B 光轴 127

C 法线面 128

§27 双折射问题 129

A 根据 Huygens 原理得出的双折射 130

B 作为边值问题的折射定律 131

C 反射光和折射光的振幅 133

§28 晶体的光学对称性 134

§29 旋光晶体和液体 138

A 螺旋形晶体结构的回转矢量 138

B 石英中偏振面的旋转 140

C 旋光液体 143

§30 Nicol 棱镜四分之一波片电气石钳二向色性 144

A Nicol 棱镜 144

B 四分之一波片和 Babinet 补偿器 146

C 电气石和偏振滤波片 148

§31 晶片造成的平行偏振光和会聚偏振光的干涉现象 149

A 平行光 150

B 会聚光 152

第5章衍射理论 158

§32 光栅理论 159

A 线型光栅 159

B 交叉光栅 163

C 空间光栅 164

§33 大量随机分布颗粒的衍射 169

§34 Huygens 原理 172

A 球面波 172

B Green 定理和 Huygens 原理的 Kirchho 公式 173

C Green 函数和 Huygens 原理的简化公式 175

D Fraunhofer 衍射和 Fresnel 衍射 177

E Babinet 原理 179

F 黑屏或反射屏 181

G 两个推广 181

§35 几何光学和波动光学中的阴影问题 182

A 程函 182

B 用波动光学理论解释阴影的产生 184

C 圆盘衍射 188

D 圆孔衍射与 Fresnel 波带 191

E 衍射相似定律 195

§36 矩形孔和圆形孔的 Fraunhofer 衍射 196

A 矩形孔衍射 197

B 狭缝衍射 198

C 圆孔衍射 199

D 相位光栅 201

E §35 B 的补充内容――多边形衍射孔形成的光扇 206

§37 狭缝的 Fresnel 衍射 209

A Fresnel 积分 210

B 对衍射图样的讨论 213

C 直边衍射 215

§38 若干衍射问题的严格解 218

A 直边问题 219

B 分支解的构建 222

C 用 Fresnel 积分表示 U 227

D 直边的衍射场 230

E 推广 233

F 关于分支解的基本讨论 234

第6章关于衍射理论的附录 240

§39 极窄狭缝的衍射 240

A 狭缝的边值问题 240

B 积分方程 (10) 和 (12) 的解 244

C 讨论 247

§40 光学仪器的分辨本领 254

A 线光栅的分辨本领 255

B 阶梯光栅和干涉光谱仪 257

§41 棱镜分辨本领的基本理论 260

A 关于分辨本领的一般考虑 262

B 在光栅和干涉光谱仪中的应用 263

§42 望远镜、眼睛，以及 Michelson 对恒星大小的测量 264

§43 显微镜 269

A Abbe 的显微镜理论 271

B 相位光栅在显微镜中的重要性 272

C 发光与被照明物体 273

§44 关于 Young 的衍射解释 273

A 衍射问题 Kirchho 解的重构 274

B 锥上的面积分约简为衍射孔边界上的线积分――Young 理论的改进 276

C 围道积分的讨论 278

§45 近焦点衍射 279

A Debye 的假设 279

B 焦点近邻处的衍射场 280

C 光锥轴上以及轴附近的振幅和相位 282

D 柱面波及其相位跃变 283

§46 电磁矢量问题的 Huygens 原理 284

§47 Chevenkov 辐射 287

A Chevenkov 电子的场 288

B Chevenkov 电子的辐射 292

C 考虑色散的 Chevenkov 辐射 294

D 最后的关键评注 294

§48 几何光学的补充: 弯曲光线，正弦条件，透镜公式，彩虹 295

A 光线的曲率 296

B Abbe 的正弦条件 298

C 关于直线光束的结构 300

D 关于透镜公式 301

E 扩散产生的弯曲光线和彩虹理论的评注 303

§49 白光的本性 ――光子理论和互补性 309

习题 313

习题解答 315

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