А.Н. Матвеев - Оптика

ББК 22.34 М 33 удК 535 Ренензентьп акшь АН УССР'А.'И. Ахнезер; кафедра общей фнзнкн Ленинградского государственного унвверсггтета ны А. А. Жданова 1зав. кафедрой — проф. Н. И. Калнтсевсквй) Матвеев А. Н. М 33 Оптика:Учеб. пособие длй физ. спец. вузов. — М.г Высш.' шкч 1985.— 351 с., ил. В перл 1р. 40 к. Излапенае материала ведется с рамках злектромагннтной теоран с нспользованнсм преобразован«я Фурье как для монохроматнческагс, так н для нсмопбхромвтвческого в хвотнчного излучений. Наряду с траланвовнымл в книге освещены вопросы, получившие особенно знечнтельнее развнтпе в последнвс 15 — 20 лет:Фурье-оптнка, Фурье-вналлз случайных сгггаалон матрачные методы в геоысгрпческой оптике, голографии, лазеры, нсланейаыс нале«па и др.

Канта представляет собой четвертый том курск общей фвзлкн лля уннверсвгетав а вузов. Прсдыдущае тома — «Механака н те«рая относнтельнсстн», «Молекулярная фвзпкая, «Электрнчсство н магнетазмв выщлн соответственно в 197б, 1981 а 1985 гг. 1704050000-176 М 75 — 04 бец01) 05 © Издательство «Высшая школав, 1985 ОГЛаНЛЕВВЕ 1 З.зепт роынгнлтиые еолггьг 17 33 37 54 56 2 Немннохромдтцчеекое ц дяютгзчеекюе цзлучшае Прсдасловяе 3 1. Оютичесяий диенвзов элсятромагпитных вели Длины коли внднмога диапазона.

Частоты воля видимою диапазоне. Оптический и другие диапазоны элсктромагиитнмх воли. Почему мы видим именно в видимом диспсзове7 Почему мпкроволиовая облесть иепригадпв длх зревияу Ночное видение $3. Свойства электромвгнвтмк воли . Электромагнитная природе свете.

Волновое уравнение. Плюакис волны, Сферические волны. Плоские гармонические волям. Волновой вектор. Предатввлепиа плоской валлы в комплексной форме. Прелстявленис сферической волны в комплексной форме. Плоская злектромс~яятвая волне, Иявврлквтиость плоской волны. Ипааривитиаать фазы, Четырехмерный волновой вектор, Формулы преобразования частшы и направления распрострвяеник плоской волны. Эффект Доллара 9 3.

Пдютнасзь вотще энергии н импульсе электрсмвгввтиых воли. Давление светл Плотность потоке энергии. распределение плотности потока по сечению пучка Гауссов пучок Плотность импульса электромагнитной залпы. Давление свете. Действие светового давления ив малые часпщы. Лазерный термояд Преобразование амплитуды и нормали плоской электромагнитной волны. Энсрлы цуга плоских волн, Импульс цуге плоских воля $4. Суперпозиция злсктрюнагнитиых волн Суперпозиция векторов поля'волны, Суверпозипия бегущих плоских монохрометическнх элсхтромвгянтяых залп. Биения. Стохчиа волны.

Преабразовепие энергии в стоячей электромагнитной волне. Экспериментальное доквзательстео электромагнитной природы свете 3 3. Полнрязвнни электромагнитных сали Поляризация. Линейная поляризаниа Суперпозипия линейно поляризованных воли. Эллиптическая и кругоеел полярюсцли. Изменение вектора напряженности в,прострвнатве прн эллиптической и круговой паллрпзаяяях. Вырожлениый случай эллиптической палврнзапил. Число независимых лоляризвпнй. Линейно полхризованнвв волна квк суперпозиция воли е круговой поляризацией 1 б. Усреднения Олерапил усреднение. Уареднеюге гармонических фуякпяй.

Усреднение квсдрстов гэрмоничеаких функций. Лииейиоьть овсравии уарелнеяня, Вычисления с комплексаымя скслернымп величинами. Вычяслсиия с комплекаными векторпыми величинами 3 7. Фотометрические напитка и величавы Эпаргетичссвие и фотометрические величииы, Эяаргетичеакие величины.

Эясргетическяя аша излучения Энергетическая яркость Энергетическая светиыость. Энергетическая освещенность. Фотаметричсскис величины. Световой поток. Яркость. Светвмость. Освещенность. Световвя зкапозипия. Соютяоюепня между энергетвчссеимв ц световыми характеристиками иэлучевяя Звдачв 1 8.

Спектральный аастав фуякций Ряя Фурье в действительной форма Рял Фурье в комплеканой форме. Интегрсл Фурье в дейатвительной форме. Интеграл Фурье в комплексной форма Спектр амплитуд и апектр фсэ. Нвхождевие спектре смплитул и фаз яз ряде Фурье в комплексной форме. Непрерывяый ансктр. Спектр прямоугольных импульсов.

Спектр пилообразных импульсое. Спектр изолировеввого прямоугольного иьшульсс. Спектр экспоиенплельяо убывающей функция Соотношение межлу прололжительностью импульсе п шириной спектра. Смещение начали отсчета времеви. Смещение спектра яо чаатотам. Отрнпательные частоты, Теорема Псрсевсля. Теорема Плаяшереле 8 9. Естестве»я»в шйриив ликии излучения Классическая модель взлучател» Спектральный состав излучение.

Лоревцева форма и ширина линии нзлучени» Время язлучених Форма линии поглощения, Каантоза» интерпретация формы линии излучения Кваэвмонохроматвческаз волна б 18; Уширеиве сиектральвых линяй Причины ушнреннх Одаоролное и неоднородное уширення. Естест- веннее шприца линии излучения «ан однородное уширенве. Ударное ушврение.

Доплеровское уширени«Форма составной линни излучения 8 11. Модулированные волны Модуляина. Модуляция амплитуды. Модул»дня частоты и фазы. Спектр «олебавия с гармовической модуляцией частоты 8 12. Волновые пакеты Волновой пакет, образованный двумя волнамп. Группавк» скорость. Суперпозицн» «олебаний с зквидисгантными частотамн. Квазвплоска» волна 8 !3. Хаотический свет Суперпозиция волн со случайными фазами. Врем» разрешения.

Усред- нение по периоду колебаний. Влияние увериченвя промежутка времена иа результат усредневих Время когереатности. Длина «огереятностя. Гауссов свет. Флуктуадии плотности потоке энергии заотвчасюго све- та. Поляризадия. 8 14. Фурье-аи»лнз случайных нровессав Спектр мощности. Автокорреляциолная функция. Теорема Выверив Хничнна. Интервал корреляции. Связь наг»рвала корреляции с нормн. роаанным спектром мощности Задач» б9 75 78 82 86 88 3 Рнспрострюпяпю СВСП1 п пзотропных средах 107 109 113 115 8 15.

Рвсиространеиие света в дяэлектрвках Монохром»тик»с«ие волны. Дисперсия. Нормальная дисперсия. Ано- мальная дисперсии. Рассеяние саста. Распространение волнового па- кета. Замещение световой волны з среде. Дисперсиа авета в межзвезд- ном пространстве. Окраска тел 8 16. Отражение в преломление света нв грашще между двэлектрвками. Формулы Френеле Граничные условия. Постоянство частоты волны при отраженви и пре- ломлении.

Плоскость падающего, отраженного и преломленного лу- чей. Соотношения межлу углами надеин», отражения и преломлени». Разложение плоской залпы ва две с взаамно перневликулярнымн ли- нейаымн поляризациями. Вектор Е перпендикулярен плоскости паде- ния. Формулы Фреасл» лля перпенликулярных составляющих векторов поля. Вектор Е лежит з плес«ости падения. Формулы Френеля лля ца- раллельных составляющих векторов поля. Явление Брюстера. Соотно- шения межпу фазами вола при отражении или преломлении. Степень поляриэадив 8 17. Полное отражение света Формулы для углов бел >8»сш Волна во второй среде. Глубина про- никновения. Фазозая скорость Отраженная волна 8 !8.

Энергетачсскве саотиошениа щж преломлении и отражения света Плотности потоков энергиц Коэффициент отражения. Коэффипиент пропуекания. Закон сохранения энергии Поляризация света прн отр»- женин и преломлсвии 8 1Я. Распрестраиеине света в ероведищах ередвк Комплексаая диэлектрическая пронидасмость. Глубина проникновеник. Физическая причина поглопгевих Фазовая скорость и двияв волны. Соотношения между фаэамв кол»бвана векторов поля, Соотношения между амплитудами векторов пала Среды с малой электропровод»- мастью.

Среды с большой электропроводнмостью 8 28. Отрюкенве света от поверхности вроводаакв Граничные условия. Соотнопыви» мсжяу амплитудами воли. Коэффи- пиент отражения. Свазь между отражательной и поглошательиой спо- собностями Задачи 1 шгыпг3гцчбдкцц 1! 8 123 127 134 145 !48 8 24. Двухлучевая пнтерференцвв, осуществляемая деле»нем ампл»гулы Определенна нятерференц»н. Интенсивность при суперпознцлн двух монохроматнческнх волн.

Способы получения «от»рентных волн в оптике. Интерференция монохроматическях вола, распространяюшяхся строго вдоль осн ннтерферометра Майкельсона. Интерференция монохроматичсскях воли, распростравяюШ»хся под углом к осн интер. ферометра. Пряхина размывание полос ннтерференпнц Интерференция немсвохроматаческого саста. Прнвпап Фурье-спектроскопа». В»- дямость прн гауссовой форме линии. Видимость пр» лоренцевой форме линии.

Интерферометр Майкельсавя с линейными полосами. Интерференпионна» картина от белого света. Ин терферометр Меха — Цендера. Интерферометр Тваймвна — Грина Иятерферометр Жамена $27. Даухлучеввв ввтерференцвв, осуществляемая деленнем волнового фронта Принцип Гюйгенс», Схем» Юнга. Интерференция при белом свехе. Источник конечного размера. Источник с однородным распрелеленнем иятенс»вностя излучения. Време»яд» н пространственная когерентности.

Угол п шнряна когерентностн. Звездный явтерферометр. Измерение диаметров эвезд. Измерение расстояння между «омповентамк двойной звезды. Бнпризма Френеле. Бцлннза Бнйс. Зеркало Ллойда. Бизеркало Френеля. Закоя сохраненяа энергия в явлениях интерференции $28. Многолучевва ннтерферелцвя, осуществляем»а делением вмял»- туды 5 Иитпрфпршшгш 162 171 Интерферометр Фабрп — Перо. Распределение интенсивности в интерференцнонной картине.

Интерференцаонные кольна. Разрешающая способность. Факторы, ограничиваюшае разрешаюшую способность. Дясперсноннач область. Сканаруюшнй интерферометр Фабр» — Перо. Интерферснпнонные фильтры Пласт»яка Люммера — Герке. Эшелон Майкельсона 8 29. Интерферепцвв в тонквк плевках Оптическая пляпа пути. Отражен»с от параллельных поверхностей. Лина» равного наклона. Роль размера лоточника. Роль толшпны пленки я мовохроматнчвостн нзлучени». Ливии равной толы»ны. Каляна Ньютона. Учет многократных отражений. Слой с нулевой отражательной способностью Слой с высокой отражательной способностью. 180 8 21. Прнблвженяе геометряческой оптвка Уравнение эйконала. Луч света. Область применимости лучевого пр»- блнження.

Принц»п Ферма. Вывод закона преломлен»я аз принципа Ферма. Рвспростраяен»е луча в среде с переменным показателем прс. ломления. 8 22. Ланзы, юркал» н оптнчес»ае се»темы Паракснальное прнблиьение. Преломление па сферической поверхности. Матричные обозначен»» Распространенле луча в линзе. Прелом- левис луча ва второй сферической поверхности. Преломление луча линзой. Распространение луча через оптнческую систему. Отражение от сферических поверкностей 8 22. Оптическое »зебр»меняв Матрица оптической системы.