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| 內容簡介： |
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本书国际经典光学教材，上世纪70年代末即在国内翻译出版，全球被译为6种语言的版本，被国外多所院校指定或推荐作为学生的主要参考书。书中基本覆盖了我国光学课程的主要教学内容，课程体系也和我国光学教学相接近。该书语言生动，讲解清楚，图片丰富，还介绍一些光学领域的*成果和研究课题。本书适合国内的教学实际，具有很强的教学适用性。
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| 關於作者： |
美国纽约的Adelphi大学物理系教授，主要教授大学物理和光学课程。对物理与数学、物理与艺术之间的关系造诣极高，著作颇丰，共写作近百部作品，其中最经典的就是本书。获美国1989年度艺术图书奖。
秦克诚，北京大学物理学院退休教师，翻译光学经典教材多部，包括《傅里叶光学导论》、《物理学与生活》，以及本书的第二版（20世纪80年代初）。
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| 目錄：
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第1章光学简史1
1.1开场白1
1.2初始时期1
1.3十七世纪以来3
1.4十九世纪5
1.5二十世纪的光学8
第2章波动12
2.1一维波12
2.1.1微分波动方程15
2.2谐波18
2.2.1空间频率22
2.3相位和相速度22
2.4叠加原理25
2.5复数表示27
2.6相矢量和波的相加29
2.7平面波31
2.8三维波动微分方程36
2.9球面波37
2.10 柱面波40
2.11 盘旋的光41
习题42
第3章电磁理论、光子和光48
3.1电磁理论的基本定律49
3.1.1法拉第感应定律49
3.1.2电场的高斯定律51
3.1.3磁场的高斯定律53
3.1.4安培环路定律54
3.1.5麦克斯韦方程组56
3.2电磁波59
3.2.1横波61
3.3能量和动量63
3.3.1坡印廷矢量63
3.3.2辐照度67
3.3.3光子69
3.3.4辐射压强和动量76
3.4辐射79
3.4.1直线加速运动的电荷79
3.4.2同步加速器辐射81
3.4.3电偶极辐射83
3.4.4原子发的光85
3.5大块物质中的光87
3.5.1色散90
3.6电磁波-光子谱97
3.6.1射频波97
3.6.2微波98
3.6.3红外线99
3.6.4可见光101
3.6.5紫外线102
3.6.6X射线103
3.6.7? 射线104
3.7量子场论104
习题106
第4章光的传播111
4.1引言111
4.2瑞利散射111
4.2.1散射和干涉113
4.2.2光透射穿过稠密介质115
4.2.3透射和折射率117
4.3反射120
4.3.1反射定律121
4.4折射124
4.4.1折射定律125
4.4.2惠更斯原理132
4.4.3光线和法线线汇133
4.5费马原理134
4.6电磁学研究方法140
4.6.1界面上的波140
4.6.2菲涅耳方程142
4.6.3菲涅耳方程的解释146
4.7全内反射155
4.7.1隐失波157
4.8金属的光学性质162
4.9光和物质相互作用的一些熟知的方面166
4.10斯托克斯对反射和折射的处理171
4.11光子、波和概率173
4.11.1量子电动力学（QED）174
4.11.2光子与反射定律和折射定律176
习题177
第5章几何光学187
5.1引言187
5.2透镜188
5.2.1非球面188
5.2.2球面上的折射191
5.2.3薄透镜194
5.3光阑216
5.3.1孔径光阑和视场光阑216
5.3.2入射光瞳和出射光瞳217
5.3.3相对孔径和f数221
5.4反射镜222
5.4.1平面镜222
5.4.2非球面镜226
5.4.3球面镜228
5.5棱镜235
5.5.1色散棱镜236
5.5.2反射棱镜238
5.6光纤光学242
5.6.1光纤通信技术246
5.7光学系统255
5.7.1眼255
5.7.2眼镜259
5.7.3放大镜265
5.7.4目镜267
5.7.5复显微镜269
5.7.6照相机272
5.7.7望远镜275
5.8波阵面整形284
5.8.1自适应光学285
5.8.2相位共轭288
5.9引力透镜效应290
习题291
第6章几何光学的进一步讨论303
6.1厚透镜和透镜组303
6.2解析法光线追迹308
6.2.1矩阵方法310
6.3像差321
6.3.1单色像差321
6.3.2色像差338
6.4GRIN（梯度折射率）系统344
6.5结束语347
习题348
第7章波的叠加352
7.1同频率波的相加352
7.1.1代数方法353
7.1.2复数方法357
7.1.3相矢量相加358
7.1.4驻波360
7.2不同频率波的相加365
7.2.1拍365
7.2.2群速度368
7.3非简谐周期波374
7.3.1傅里叶级数374
7.4非周期波384
7.4.1傅里叶积分387
7.4.2脉冲和波包389
7.4.3相干长度392
7.4.4分立傅里叶变换395
习题402
第8章偏振409
8.1偏振光的性质409
8.1.1线偏振409
8.1.2圆偏振412
8.1.3椭圆偏振414
8.1.4自然光417
8.1.5角动量和光子图像417
8.2偏振器418
8.2.1马吕斯定律419
8.3二向色性421
8.3.1线栅起偏器421
8.3.2二向色性晶体421
8.3.3偏振片422
8.4双折射425
8.4.1方解石426
8.4.2双折射晶体431
8.4.3双折射偏振器434
8.5散射和偏振436
8.5.1散射引起的偏振436
8.6反射引起偏振438
8.6.1菲涅耳方程的一个应用440
8.7推迟器442
8.7.1波片和斜方体443
8.7.2补偿器和可变推迟器449
8.8圆偏振器450
8.9多色光的偏振451
8.9.1多色波的带宽和相干时间451
8.9.2干涉色452
8.10旋光性453
8.10.1一个有用的模型456
8.10.2旋光性的生物物质458
8.11感生光学效应光调制器458
8.11.1光测弹性学458
8.11.2法拉第效应460
8.11.3克尔效应和泡克耳斯效应461
8.12液晶464
8.13偏振的数学描述467
8.13.1斯托克斯参量468
8.13.2琼斯矢量470
8.13.3琼斯矩阵和密勒矩阵471
习题474
第9章干涉482
9.1一般考虑483
9.1.1近场远场487
9.2发生干涉的条件488
9.2.1时间相干和空间相干488
9.2.2菲涅耳-阿拉果定律490
9.3分波阵面干涉仪491
9.3.1杨氏实验491
9.4分振幅干涉仪504
9.4.1介电膜双束干涉504
9.4.2装有反射镜的干涉仪515
9.5干涉条纹的类型和位置523
9.6多光束干涉524
9.6.1法布里-珀罗干涉仪529
9.7单层膜和多层膜的应用534
9.7.1数学处理方法535
9.7.2抗反射敷层（增透膜）537
9.7.3多层周期系统539
9.8干涉量度学的应用540
9.8.1散射光干涉541
9.8.2特外曼-格林干涉仪543
9.8.3转动萨尼亚克干涉仪543
9.8.4雷达干涉测量术545
习题547
第10章衍射553
10.1引言553
10.1.1不透明障碍物556
10.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射557
10.1.3几个相干振子559
10.2夫琅禾费衍射562
10.2.1单缝562
10.2.2双缝571
10.2.3多缝衍射575
10.2.4矩形孔583
10.2.5圆孔588
10.2.6成像系统的分辨率593
10.2.7零阶贝塞尔光束596
10.2.8衍射光栅597
10.3菲涅耳衍射607
10.3.1球面波的自由传播607
10.3.2振动曲线612
10.3.3圆孔613
10.3.4圆形障碍物619
10.3.5菲涅耳波带片621
10.3.6菲涅耳积分和矩形孔624
10.3.7考纽螺线628
10.3.8单狭缝的菲涅耳衍射631
10.3.9半无穷不透明屏634
10.3.10狭长障碍物的衍射635
10.3.11巴俾涅原理637
10.4基尔霍夫标量衍射理论639
10.5边界衍射波642
习题643
第11章傅里叶光学650
11.1引言650
11.2傅里叶变换650
11.2.1一维变换650
11.2.2二维变换654
11.2.3狄拉克 函数657
11.3光学应用663
11.3.1二维像663
11.3.2线性系统668
11.3.3卷积积分671
11.3.4衍射理论中的傅里叶方法682
11.3.5频谱和相关687
11.3.6传递函数697
习题703
第12章相干性理论初步709
12.1引言709
12.2条纹和相干性711
12.2.1衍射和消失的条纹715
12.3可见度716
12.4互相干函数和相干度723
12.4.1时间相干性和空间相干性725
12.5相干性和测星干涉测量术728
12.5.1迈克耳孙测星干涉仪728
12.5.2关联干涉测量术730
习题734
第13章现代光学：激光器和其他课题738
13.1激光器和激光738
13.1.1辐射能与物质的平衡738
13.1.2受激发射743
13.1.3激光器747
13.1.4神奇的光764
13.2成像光学信息的空间分布769
13.2.1空间频率769
13.2.2阿贝成像理论772
13.2.3空间滤波773
13.2.4相衬法779
13.2.5暗场法和纹影法783
13.3全息术785
13.3.1各种方法785
13.3.2进展和应用795
13.4非线性光学800
13.4.1光学整流801
13.4.2二次谐波产生802
13.4.3混频804
13.4.4光的自聚焦805
习题805
附录A电磁学理论811
附录B基尔霍夫衍射理论815
部分习题的解答817
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| 內容試閱：
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译 者 序
国际闻名的光学教材，E. Hecht的Optics，在2017年出了第五版。因为我们曾将它的第一版译为中文，电子工业出版社邀请我们再作冯妇，翻译这一版。我们高兴地承担了这项任务。
据南开大学张立彬和张功两位先生对本书第四版的介绍，第四版于2002年出版发行。在19742006年间，本书共被译为6种语言，在世界各国共发行57种版本，被全世界1497个图书馆收录。这本书基本覆盖了我国光学课程的主要内容，课程体系也和我国的光学教学相接近。首都师范大学的张存林先生曾按照光学课程的教学要求对本书进行过针对性的改编，改编版发行于2005年。
作者E. Hecht是美国纽约Adelphi大学物理系教授，据说他是该校最受欢迎的教授，主要教大学物理和光学课程。他编写了许多物理教材，除本书外，还有著名的Schaums Outline丛书中的Schaums Outline of Theory and Problems of College Physics和Schaums Outline of Theory and Problems of Optics等。他于1989年获得美国艺术图书奖。
本书内容可分为四部分。第一部分（第1~4章）介绍一些数学准备知识和光学基础知识，包括光学简史、波动的基本概念、光作为电磁波和量子粒子的二象性等。第二部分（第5、6章）是几何光学，第三部分（第7~12章）是物理光学，最后的第13章介绍现代光学。
作者在第五版序言中说，促使他写第五版的几个迫切原因，一是不断对内容进行现代化（如更多介绍光子、相矢量和傅里叶光学），二是跟上技术革命的步伐，介绍许多光学新技术、新仪器和新材料，三是尽可能改善教学法。译者觉得，这几方面他都完成得很好。
本书的优点既在于它对光学现象讨论的详细，还在于它对这些有趣的新颖内容的介绍和教学法的创新。在对光学新内容以及与光有关的新奇物理现象的介绍方面，介绍了同步加速器辐射、光的盘旋、负折射率、负相速度、引力透镜效应等。对于与光学现象有关的一些学科，如量子场论、量子电动力学，也作了简单介绍。在教学法方面，例如，讨论光的传播时以光在均匀介质中的散射为出发点，将光在均匀介质中的直线传播作为散射在不同方向干涉的结果。虽然一开始有一章讲述光学简史，作者仍然随时穿插物理学史上的一些小故事，如施密特发明校正版的经过（5.8节前）。作者也推出一些随手可做的小实验，例如用一把不锈钢勺的两面观察简单的凹面镜和凸面镜成像。
本书翻译采用的物理学名词根据赵凯华先生主编的《英汉物理学词汇》（北京大学出版社，2002年）。书中的插图有三种编号：一种是正文中的插图，编号例如Fig.5.26，译为图5.26。一种是习题的题图，编号例如Fig.P.5.47，译为题图P.5.47。另外，正文中一些照片，没有编号，译文中也不编号。原书每页分两栏，插图或在正文前，或在正文后，有的离得很远，不容易找。中译本每页只一栏，插图与有关正文离得很近。这是对原书版式的一个改进。
序
促使我写第五版的原因是三个迫切要求：只要有可能就改善教学法；不断对讨论的内容进行现代化（例如，更多谈些光子、相矢量和傅里叶光学）；刷新内容，跟上技术进步的步伐（比方说，本书现在也讨论原子干涉仪和超构材料）。光学是一个发展很快的领域，这一版力争为这门学科提供一本现代的入门教材，同时始终集中注意力于教学法。
朝这个方向的努力的具体目标是：（1）使读者能够理解原子散射在光学的几乎每一方面扮演的中心角色；（2）从一开始就建立光（及一切量子粒子）的最基本的量子力学本性；（3）早点介绍傅里叶理论的强大能力，这个理论在现代分析中已如此流行。因此，早在第2章中，就伴随着时间频率和周期，介绍并图示了空间频率和空间周期的概念。
在学生用户的要求下，我将超过一百道用每节讨论的原理完全解出的例题，分散在本书从头到尾的各个部分。在各章的末尾，添加了二百多道不带解答的习题，以进一步增加家庭作业用题的选择。完整的教师解题手册承索即寄。因为一图无声胜千词，我们用多幅新插图和照片，进一步增强了正文的说明能力。本书在教学上的威力在于它重视对所讨论的东西给出真实实在的解释。这一版进一步加强了这一做法。
自第四版出版以来，作者每年都教光学，深知对书中哪些地方做进一步的阐明，会对今天的学生更有好处。因此，这次修订注意到了几十处讲得不够之处，补上了推导中许多缺失的环节。每一小段都经过仔细审阅以做到准确无误，并且只要合适都做了修改，以提高可读性和教学效率。
书中可以找到许多新增加的材料：在第2章（波动）里，有一节讨论盘旋的光；在第3章（电磁理论、光子和光）里，有对散度和旋度的初等介绍，对光子的更多的讨论，以及讨论被压缩的光和负折射的小节；在第4章（光的传播）里，有对光密度的简短评论，有关于电磁边界条件的一段，有对隐失波的更多讨论，还有讨论点光源发出的光的折射、负折射、惠更斯作图法和古斯-亨辛移位的小节；在第5章（几何光学）里，有许多新的图片图示透镜和反射镜的行为，还有关于纤维光学的新增文字，以及讨论虚物、焦面光线追迹和空心微结构光纤的小节；在第6章（几何光学的进一步讨论）里，有处理穿过厚透镜的简单光线追迹的新思路；在第7章（波的叠加）里，可以找到关于负相速度的新的一小节，它是对傅里叶分析的扩展讨论，有许多图而不用微积分表示这个过程实际上如何进行，并且有关于光频梳（它得到2005年诺贝尔奖的承认）的讨论；在第8章（偏振）里发展了一个有力的方法，用相矢量分析偏振光；还有对起偏器的透射比的新讨论，和关于单轴晶体中的波阵面与光线的小节；第9章（干涉）一开始就联系杨氏实验，对衍射和相干性作了简短的概念性讨论。它有几个新的小节，其中包括近场远场、用相矢量表示电场振幅、衍射的显示、粒子干涉、建立光的波动说和测量相干长度。第10章（衍射）包含一个新小节，标题是相矢量和电场振幅。还有几十幅新绘制的插图和照片，全面显示了形形色色的衍射现象。本版的第 11章（傅里叶光学）有一小节二维像，其中包含引人注意的一系列图，形象地显示了各个空间频率分量如何加在一起生成像。第12章（相干性理论初步）含有几个新的介绍性的小节，其中包括条纹和相干性及衍射和消失中的条纹。这一章也新增了一些很说明问题的插图。第13章（现代光学：激光器与其他课题）包含内容更丰富、更现代的对各种激光器的讨论，并伴随有表格、插图和几个新的小节，包括光电子学图像重建。
第五版提供了光学教师会特别感兴趣的大量新材料。例如，现在除了平面波、球面波和柱面波，我们也能生成螺旋波，这种波穿过空间前行时，它的等相面是螺旋前进的（2.11节，第41页）。
除数学困难外，学生们常常还对理解散度和旋度在物理上对应什么有麻烦。因此，本书这一版包含有一小节，用简单的语言探索这两个算符实际上是干什么用的（3.1.5节，第56页）。
负折射现象是现代研究中的一个活跃领域，在本书第4章里（第131页）现在可以找到对有关的基本物理学知识的简短介绍。
惠更斯设计了一个画折射光线的方法（第133页），这个方法本身就很有意思，而且它还让我们能够用方便的方式理解各向异性晶体中的折射（第433页）。
在研究电磁波与实物媒质的相互作用时（例如在推导菲涅耳方程时），要用到边界条件。由于一些学生读者可能对电磁学不太熟悉，本书第五版包含有对这些条件的物理起源的简短讨论（4.6.1节，第141～142页）。
本书现在包含有对发生在全内反射中的古斯-亨辛移位的简短讨论。这个题目应当是一篇趣味物理学文章的题目，在入门性质的介绍中是常被忽略的（4.7.1节，第159～160页）。
焦面光线追迹是追踪通过复杂透镜系统的光线的直截了当的方法。这个简单但却功能强大的方法在本书中是新内容，它在课堂上工作得很好，很值得花上几分钟时间介绍（第209页）。
几幅新的插图使虚像和通过透镜系统产生的更微妙的虚物的本性变得清楚了（第 208～209页）。
光纤光学的广泛使用，使得有必要对这个题目的某些方面作一个现代说明（第246～251页）。在新增内容中，读者可以找到对微结构光纤及更普遍地对光子晶体的讨论，这二者都需要大量的物理学知识（第251～253页）。
对傅里叶级数除进行通常的有些公式化的枯燥的数学处理外，本书也包含有引人入胜的图解分析，它们从概念上表明，这里遇到的那些积分实际上是干什么用的。这对大学本科生很有用（7.3.1节，第374～379页）。
我们广泛使用相矢量来帮助学生想象谐波的相加。这种技巧在处理构成各种偏振态的正交场分量时非常有用（第448页）。此外，这个方法也提供了一个很好的图解手段，来分析各种波片的行为。
杨氏实验（更一般地说双束干涉），不论是在经典光学还是在量子光学中都处于中心地位。但是通常对这部分内容的介绍都失之于太简单，忽略了衍射现象和相干性对它的限制。现在的分析早早提到了这些担心（9.1.1节，第487页）。
我们使用相矢量来图示电场的振幅，扩展了对干涉现象的传统讨论，让学生可以用另一种方式想象发生的事情（9.3.1节，第496页）。
通过电场相矢量也可以方便地考察衍射（第566～568页）。这种方法学自然导致经典的振动曲线，它使我们想起费曼对量子力学的概率振幅研究方法。无论如何，它给学生们提供了看待衍射的一个互补的手段，它实质上不需要微积分。
对傅里叶光学有兴趣的学生现在可以看到一系列精彩的图，表明各个空间频率的正弦波分量，如何能够相加合在一起生成一幅可以辨认的二维图像年轻的爱因斯坦的肖像（第667页）。即使是在一堂引论性的课上，哪怕第11章中别的材料可能超出了课程的水平，也应该讨论这一系列不同寻常的图它对现代图像理论是基础性的，并且概念上很漂亮。
为了让第12章里对相干性的高等讨论能更好地被更广的读者群接受，本书这一版包含有一个实质上非数学的介绍（第711～712页）；它搭建了传统
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