光學原理（第七版 60周年紀念版）

Peter Knight爵士序言
譯者序
母國光院士序言
Emil Wolf中文版序言
第一版到第七版序言
歷史引言 I
第1章 電磁場的基本性質(zhì) 1
1.1 電磁場 1
1.1.1 麥克斯韋方程 1
1.1.2 物質(zhì)方程 2
1.1.3 突變面處的邊界條件 3
1.1.4 電磁場的能量定律 6
1.2 波動方程和光速 9
1.3 標量波 12
1.3.1 平面波 12
1.3.2 球面波 13
1.3.3 諧波和相速 14
1.3.4 波包和群速 16
1.4 矢量波 20
1.4.1 一般的電磁平面波 20
1.4.2 諧電磁平面波 21
1.4.3 任意形式的諧矢量波 28
1.5 平面波的反射和折射 32
1.5.1 反射定律和折射定律 32
1.5.2 菲涅耳公式 34
1.5.3 反射率和透射率；反射和折射產(chǎn)生的偏振 36
1.5.4 全反射 41
1.6 波在分層媒質(zhì)中的傳播和介質(zhì)膜理論 45
1.6.1 基本微分方程 46
1.6.2 分層媒質(zhì)的特性矩陣 49
1.6.3 反射系數(shù)和透射系數(shù) 53
1.6.4 均勻介質(zhì)膜 54
1.6.5 周期性分層媒質(zhì) 59
第2章 電磁勢和電磁極化 64
2.1 真空中的電動勢 65
2.1.1 矢勢和標勢 65
2.1.2 推遲勢 66
2.2 極化和磁化 68
2.2.1 用極化強度和磁化強度表示矢勢和標勢 68
2.2.2 赫茲矢量 72
2.2.3 一個線性電偶極子的場 73
2.3 洛倫茲-洛倫茨公式和初等色散理論 76
2.3.1 介電極化率和磁極化率 76
2.3.2 有效場 77
2.3.3 平均極化率：洛倫茲-洛倫茨公式 78
2.3.4 初等色散理論 81
2.4 用積分方程處理電磁波的傳播 88
2.4.1 基本積分方程 88
2.4.2 埃瓦爾德-歐西恩消光定理和洛倫茲-洛倫茨公式的嚴格推導 89
2.4.3 借助埃瓦爾德-歐西恩消光定理處理平面波的折射和反射 93
第3章 幾何光學基礎 98
3.1 對于極短波長的近似處理 98
3.1.1 程函方程的推導 99
3.1.2 光線和幾何光學的強度定律 101
3.1.3 振幅矢量的傳播 105
3.1.4 推廣和幾何光學的適用范圍 107
3.2 光線的一般性質(zhì) 109
3.2.1 光線的微分方程 109
3.2.2 折射定律和反射定律 111
3.2.3 光線匯及其焦點特性 113
3.3 幾何光學的其他基本定理 114
3.3.1 拉格朗日積分不變式 114
3.3.2 費馬原理 115
3.3.3 馬呂斯和杜平定理及一些有關定理 117
第4章 光學成像的幾何理論 120
4.1 哈密頓特征函數(shù) 120
4.1.1 點特征函數(shù) 120
4.1.2 混合特征函數(shù) 122
4.1.3 角特征函數(shù) 123
4.1.4 旋轉(zhuǎn)折射面的角特征函數(shù)近似形式 124
4.1.5 旋轉(zhuǎn)反射面的角特征函數(shù)近似形式 127
4.2 理想成像 129
4.2.1 一般定理 129
4.2.2 麥克斯韋“魚眼冶 133
4.2.3 面的無像散成像 135
4.3 具有軸對稱的射影變換（直射變換） 136
4.3.1 一般公式 136
4.3.2 遠焦情況 139
4.3.3 射影變換的分類 140
4.3.4 射影變換的組合 141
4.4 高斯光學 142
4.4.1 旋轉(zhuǎn)折射面 142
4.4.2 旋轉(zhuǎn)反射面 145
4.4.3 厚透鏡 145
4.4.4 薄透鏡 148
4.4.5 一般共軸系統(tǒng) 148
4.5 廣角光錐的無像散成像 151
4.5.1 正弦條件 152
4.5.2 赫謝耳條件 153
4.6 像散光錐 153
4.6.1 細光錐的焦點特性 154
4.6.2 細光錐的折射 155
4.7 色差和棱鏡的色散 158
4.7.1 色差 158
4.7.2 棱鏡的色散 161
4.8 輻射度量學和孔徑 164
4.8.1 輻射度量學的基本概念 164
4.8.2 光闌和光瞳 168
4.8.3 像的亮度和照度 170
4.9 光線追跡 172
4.9.1 斜子午光線 172
4.9.2 傍軸光線 174
4.9.3 不交軸光線 175
4.10 非球面的設計 178
4.10.1 軸上無像散的實現(xiàn) 178
4.10.2 不暈的實現(xiàn) 181
4.11 投影法圖像重建（計算機層析術） 183
4.11.1 引言 183
4.11.2 吸收媒質(zhì)中的光束傳播 184
4.11.3 射線積分和投影 185
4.11.4 N維Radon 變換 186
4.11.5 計算機層析術的截面重建和投影-層析定理 188
第5章 像差的幾何理論 192
5.1 波像差和光線像差；像差函數(shù) 192
5.2 施瓦茨蔡耳德微擾程函 196
5.3 初級（賽德爾）像差 199
5.4 初級像差的相加定理 205
5.5 一般共軸透鏡系統(tǒng)的初級像差系數(shù) 207
5.5.1 利用兩條傍軸光線表示的賽德爾公式 207
5.5.2 利用一條傍軸光線表示的賽德爾公式 211
5.5.3 佩茨瓦爾定理 212
5.6 例子：一個薄透鏡的初級像差 213
5.7 一般共軸透鏡系統(tǒng)的色差 217
第6章 成像儀器 220
6.1 眼睛 220
6.2 照相機 221
6.3 折射望遠鏡 225
6.4 反射望遠鏡 230
6.5 照明儀器 233
6.6 顯微鏡 235
第7章 干涉理論基礎和干涉儀 239
7.1 引言 239
7.2 兩個單色波的干涉 239
7.3 雙光束干涉：波陣面分割 242
7.3.1 楊氏實驗 242
7.3.2 菲涅耳雙面鏡和類似裝置 244
7.3.3 準單色光條紋和白光條紋 246
7.3.4 使用狹縫光源；條紋的可見度 247
7.3.5 應用于測量光程差：瑞利干涉儀 250
7.3.6 應用于測量光源的角幅度：邁克耳孫測星干涉儀 252
7.4 駐波 257
7.5 雙光束干涉：振幅分割 261
7.5.1 平行平面板產(chǎn)生的條紋 261
7.5.2 薄膜產(chǎn)生的條紋；斐索干涉儀 265
7.5.3 條紋的定域 270
7.5.4 邁克耳孫干涉儀 278
7.5.5 特懷曼-格林干涉儀和有關干涉儀 280
7.5.6 兩塊全同板產(chǎn)生的條紋：雅滿（Jamin）干涉儀和干涉顯微鏡 284
7.5.7 馬赫-曾德爾干涉儀；貝茨波陣面切變干涉儀 289
7.5.8 相干長度；雙光束干涉在研究光譜線精細結(jié)構(gòu)中的應用 293
7.6 多光束干涉 299
7.6.1 平行平面板的多光束干涉條紋 299
7.6.2 法布里-珀羅干涉儀 304
7.6.3 應用法布里-珀羅干涉儀研究光譜線的精細結(jié)構(gòu) 308
7.6.4 應用法布里-珀羅干涉儀比較波長 313
7.6.5 陸末-格爾克干涉儀 316
7.6.6 干涉濾波器 321
7.6.7 薄膜多光束干涉條紋 324
7.6.8 兩塊平行平面板產(chǎn)生的多光束條紋 333
7.7 波長與標準米的比較 340
第8章 衍射理論基礎 342
8.1 引言 342
8.2 惠更斯-菲涅耳原理 342
8.3 基爾霍夫衍射理論 347
8.3.1 基爾霍夫積分定理 347
8.3.2 基爾霍夫衍射理論 349
8.3.3 夫瑯禾費衍射和菲涅耳衍射 353
8.4 過渡到標量理論 357
8.4.1 單色振子產(chǎn)生的像場 357
8.4.2 總像場 360
8.5 各種形狀光孔上的夫瑯禾費衍射 362
8.5.1 矩孔和狹縫 362
8.5.2 圓孔 365
8.5.3 其他形狀的孔 368
8.6 光學儀器中的夫瑯禾費衍射 371
8.6.1 衍射光柵 371
8.6.2 成像系統(tǒng)的分辨本領 382
8.6.3 顯微鏡中的成像 385
8.7 直邊菲涅耳衍射 395
8.7.1 衍射積分 395
8.7.2 菲涅耳積分 397
8.7.3 直邊菲涅耳衍射 400
8.8 焦點附近的三維光分布狀態(tài) 401
8.8.1 用洛默爾函數(shù)計算衍射積分 402
8.8.2 強度分布 406
8.8.3 積分強度 409
8.8.4 位相特性 411
8.9 邊界衍射波 415
8.10 加伯波前重建成像法（全息學） 418
8.10.1 正全息圖的制作 419
8.10.2 重建 420
8.11 瑞利-索末菲衍射積分 425
8.11.1 瑞利衍射積分 425
8.11.2 瑞利-索末菲衍射積分 427
第9章 像差的衍射理論 429
9.1 存在像差時的衍射積分 430
9.1.1 衍射積分 430
9.1.2 位移定理；參考球的更換 431
9.1.3 強度和波陣面平均形變之間的關系 433
9.2 像差函數(shù)的展開 433
9.2.1 澤尼克圓多項式 433
9.2.2 像差函數(shù)的展開 436
9.3 初級像差的容限條件 438
9.4 單種像差衍射圖樣 442
9.4.1 初級球差 444
9.4.2 初級彗差 447
9.4.3 初級像散 447
9.5 廣延物的成像 450
9.5.1 相干照明 450
9.5.2 不相干照明 453
第10章 部分相干光的干涉和衍射 459
10.1 引言 459
10.2 實多色場的復數(shù)表示 461
10.3 光束的關聯(lián)函數(shù) 466
10.3.1 兩束部分相干光的干涉；互相干函數(shù)和復相干度 466
10.3.2 互相干的譜表示 469
10.4 準單色光的干涉和衍射 471
10.4.1 準單色光的干涉；互強度 472
10.4.2 擴展不相干準單色光源光場互強度和相干度的計算 474
10.4.3 一個例子 479
10.4.4 互強度的傳播 484
10.5 寬帶光的干涉和譜相干度；關聯(lián)感生的光譜改變 486
10.6 幾項應用 491
10.6.1 擴展不相干準單色光源像中的相干度 491
10.6.2 聚光器對顯微鏡分辨率的影響 494
10.6.3 部分相干準單色照明成像 498
10.7 有關互相干的幾個定理 503
10.7.1 不相干光源光場互相干的計算 503
10.7.2 互相干的傳播 505
10.8 嚴格的部分相干性理論 506
10.8.1 互相干的波動方