[ Сивухин ] Том 4 - Оптика

Д.В.Сивухин

ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. Т.IV

ОПТИКА

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

ГЛАВА I

ВВЕДЕНИЕ

§ 1. Предмет оптики

9

§ 2. Геометрическая оптика

11

§ 3. Эволюция представлений о природе света

19

§ 4. Искривление световых лучей в неоднородных средах

31

§ 5. Плоские электромагнитные волны

36

§ 6. Предельный переход от волновой оптики к геометрической

42

§ 7. Принцип Ферма

47

§ 8. Групповая скорость

54

ГЛАВА II

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

§ 9. Понятие оптического изображения

64

§ 10. Преломление на сферической поверхности. Сферические зеркала и

70

тонкие линзы

§ 11. Общие свойства центрированных оптических систем

74

§ 12. Сложение центрированных систем. Толстые линзы

85

§ 13. Ограничение лучей при помощи диафрагм

91

§ 14. Астигматические пучки лучей. Каустика

96

§ 15. Геометрические аберрации центрированных систем

101

§ 16. Хроматическая аберрация

107

§ 17. Условие отсутствия дисторсии

115

§ 18. Условие синусов Аббе

116

§ 19. Теорема косинусов. Стигматические изображения широкими

123

пучками лучей

§ 20. Об абсолютных оптических инструментах

128

§ 21. Глаз и зрение

132

§ 22. Фотометрические понятия и единицы

144

§ 23. Яркость и освещенность оптического изображения. Нормальное

154

увеличение

§ 24. Оптические инструменты

162

§ 25. Электрические и магнитные линзы

180

ГЛАВА III

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

§ 26. Общие сведения об интерференции

188

§ 27. Классические интерференционные опыты

199

§ 28. Влияние размеров источника света. Пространственная когерентность

205

§ 29. Спектральное разложение

212

§ 30. Влияние немонохроматичности света

217

§ 31. Корреляция и когерентность света

221

§ 32. Теорема Ван-Циттера — Цернике

226

§ 33. Интерференция в пленках и пластинках

228

§ 34. Интерферометр Жамена

235

§ 35. Интерферометр Майкельсона

242

§ 36. Многолучевая интерференция

244

§ 37. Стоячие световые волны

252

§ 38. Излучение Вавилова — Черенкова

256

ГЛАВА IV

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

§ 39. Принцип Гюйгенса — Френеля. Зоны Френеля

262

§ 40. Дифракция на оси от круглого отверстия и экрана Зонная пластинка

268

§ 41. Метод Френеля решения дифракционных задач. Дифракция

276

Фраунгофера и Френеля

§ 42. Зоны Шустера и спираль Корню

282

§ 43. Принцип Гюйгенса в формулировке Кирхгофа

288

§ 44. Дифракция Фраунгофера на щели

292

§ 45. Дифракция Фраунгофера на отверстиях

298

§ 46. Дифракционная решетка

302

§ 47. Дифракционная решетка как спектральный прибор

312

§.46. Эшелон Майкельсона и интерференционные спектральные приборы

316

§ 49. Разрешающая способность призмы

321

§ 50. Действие спектрального аппарата на световые импульсы

326

§ 51. Вогнутая отражательная решетка

331

§ 52. Дифракция на решетке как краевая задача

334

§ 53. Примеры на применение метода Рэлея

340

§ 54. Голография

343

§ 55. Световое поле вблизи фокуса

354

§ 56. Разрешающая способность телескопа и микроскопа

357

§ 57. Теория и демонстрационные опыты Аббе

367

§ 58. Телескоп без объектива. Получение изображении с помощью малых

374

§ 59. Фазовый контраст

378

§ 60. Измерение угловых диаметров звезд

380

§ 61. Дифракция на двумерных и трехмерных решетках. Дифракция

384

рентгеновских лучей

ГЛАВА V

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

§ 62. Поляризованный и естественный свет

397

§ 63. Число независимых граничных условий в электромагнитной теории

400

света

§ 64. Геометрические законы отражения и преломления волн

402

§ 65. Формулы Френеля

406

§ 66. Полное отражение

412

§ 67. Прохождение света через плоскопараллельную пластинку.

418

Просветление оптики

§ 68. Распространение света в среде с точки зрения молекулярной оптики

425

§ 69. Вывод формул Френеля в молекулярной оптике

430

§ 70. Отступления от формул Френеля

434

ГЛАВА VI

ОПТИКА МЕТАЛЛОВ

§ 71. Уравнения Максвелла и волны в металлах

441

§ 72. Геометрические законы отражения и преломления света на границе

444

§ 73. Формулы Френеля. Измерение оптических констант металлов

447

§ 74. Аномальный скин-эффект и эффективная диэлектрическая

453

проницаемость

ГЛАВА VII

КРИСТАЛЛООПТИКА

§ 75, Плоские волны в кристаллах

455

§ 76. Оптически одноосные кристаллы

457

§ 77. Поляризационные устройства

464

§ 78. Анализ поляризованного света

472

§ 79. Интерференция поляризованных лучей

480

§ 80. Нормальные скорости и поляризация волн в двуосных кристаллах

491

§ 81. Лучи, волновые нормали и связь между ними

499

§ 82. Коническая рефракция

508

§ 83. Замечания об отражении и преломлении света на границе кристаллов

513

ГЛАВА VIII

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОПТИКА

§ 84. Классическая теория дисперсии света

517

§ 85. Понятие о дисперсионной формуле квантовой механики

529

§ 86. Методы экспериментального исследования аномальной дисперсии

533

§ 87. Дисперсия плазмы

538

§ 88. Средняя плотность электромагнитной энергии в диспергирующих

542

средах

§ 89. Поглощение света и уширение спектральных линий

545

§ 90. Двойное преломление в электрическом и магнитном полях

551

§ 91. Линейный электрооптический аффект Поккельса

562

§ 92. Эффект Зеемана

564

§ 93. Понятие об эффекте Штарка..

570

§ 94. Вращение плоскости поляризации

572

§ 95. Магнитное вращение плоскости поляризации

578

§ 96. Временная и пространственная дисперсия. Теория естественной

584

оптической активности

§ 97. О тепловых флуктуациях

592

§ 98. Рассеяние света,.,.

597

§ 99. Явление Мандельштама — Бриллюэна

608

§ 100. Комбинационное рассеяние света

615

ГЛАВА IX

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

§ 101. Принцип относительности в ньютоновской и релятивистской

620

механике

§ 102. Опыт Майкельсона

623

§ 103. Независимость скорости света от движения источника

629

§ 104, Понятие одновременности

632

§ 105. Преобразование координат и времени в теории относительности

635

§ 106. Лорентцово сокращение длины и замедление времени

644

§ 107. Эффект Допплера и аберрация света.

651

§ 108. Эффект Допплера в акустике и теории эфира

658

§ 109. Замедление хода часов в гравитационном поле

661

§ ПО. Сложение скоростей в теории относительности

665

§ 111. Релятивистская механика

669

ГЛАВА X

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

§ 112. Равновесное излучение в полости

675

§ 113. Закон Кирхгофа

678

§ 114. Формула Кирхгофа — Клаузиуса

682

§ 115. Закон Стефана — Больцмана

685

§ 116, Теорема и закон смещения Вина

687

§ 117. Формула Рэлея — Джинса

692

§ 118. Формула Планка

698

§ 119. Спонтанное и индуцированное излучение

704

ГЛАВА XI

ЛАЗЕРЫ И НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА

§ 120. Принципы работы лазера

709

§ 121. Рубиновый лазер

714

§ 122. Гелий-неоновый лазер

722

§ 123. Нелинейная поляризация среды

725

§ 124. Первое приближение. Оптическое детектирование. Генерация

728

вторых гармоник, суммарной и разностной частот

§ 125. Второе приближение. Самофокусировка

733

§ 126. Параметрическая генерация света

736

Именной указатель

740

Предметный указатель

744

Аббе 113, 116—118, 120, 121, 123,

Брэгг 389—394, 609, 610

157, 166, 168, 365, 367, 368,

Брюстер 27, 409, 412, 431, 434, 435,

372—374

438—440, 453, 490, 719, 723

Абрагам 558

Бугер 550

Авогадро 522, 703

Вавилов 141, 142, 256—260, 483, 550

Айве 253, 654, 655

Ван-Циттер 226

Амичи 120

Вебер 28, 38

Ангерер 273

Ведам 592

Андерсон 316

Вейерштрасс 118, 120

Араго 27, 191, 192, 272, 273, 480, 485,

Верде 579, 581

517, 572

Вильяме 319

Арене 466, 467

Вин 547, 549, 583, 584, 687, 688, 690,

Аркадьев 287

691, 693, 696, 698—701, 703,

Аскарьян 734

706—708

Ахманов 733, 736, 737

Винер 252—254

Бабине 280, 281, 475, 476

Владимирский 613

Бальмер 570, 571

Волластон 467, 470

Бартолинус 461

Вольфке 343

Басов 712

Вуд 272, 316, 336, 453, 582

Беккерель 582

Вульф 390—394, 609, 610

Беннет 723

Габор 343, 344, 346

Бессель 91, 297

Гаген 452

Бийе 201, 203, 208, 209, 351

Гайдингер 578

Био 27, 572, 574

Гайзенберг 216

Бозе 702, 704

Галилей 173, 621—623, 640, 665

Больцман 142, 556, 618, 685—687,

Гамильтон 123, 511—513, 697

692,

Гартнак 466, 467

698, 701, 702, 711

Гаусс 74

Бонч-Бруевнч 631

Гельмгольц 73, 79, 81, 118, 126, 139,

Бор 30, 704, 706

367, 422

Борн 525, 557

Герке 250, 251, 319—321, 324, 325

Брадлей 656, 657

Герц 28, 426, 431, 501, 599, 608, 727

Браун 384

Гершель 125, 176

Бреге 28

Гинзбург 258, 261

Бриллюэн 63, 608, 611, 613, 614, 726

Глан 466, 467

Бродхун 152

Горелик 198

Бройль де 31, 366

Грегори 177, 180

Твисс 384

497, 504, 539, 575, 577, 578, 667,

Терхьюн 731

683

Тиндаль 598, 602

Френкель 26

Томас 531

Фридрих 385

Томашек 631

Фуко 28, 30, 466, 467, 660, 661

Томпсон 466, 467

Фурье 39, 55, 212—214, 217, 221, 226,

Торндайк 629

326—328, 338—343, 350, 351,

Уайтворд 287

369, 412, 546, 610, 693

Угаров 644

Харрис 733

Ульянин 682

Хафель 648

Умов 503

Хелл 394

Упатниекс 343

Хохлов 736, 737

Фабелинский 308

Христиансен 533

Фабри 248—250, 252, 319—321, 331,

Хьюиш 541

712, 713

Цейсс 117, 166, 414

Фабрикант 711

Цендер 272

Фарадей 28, 30, 523, 551, 568, 572,

Цернике 226, 378, 608

578, 579, 581, 703

Черенков 256—260

Ферма 47—51, 54, 83

Шерер 394

Физо 28, 30, 235, 381, 382, 667

Шмидт 177—180

Фицжеральд 645

Шредингер 529

Форрестор 198

Штарк 570—572

Франк И. М. 258, 261

Шустер 282, 283, 285

Франк (поляризационная призма)

Эйлер 26, 27

466, 467

Эйнштейн 29, 30, 602, 606, 607, 620,

Франклин 26

623, 625, 629, 633—635, 639,

Фраунгофер 276, 278—280, 292, 298,

646, 661, 665, 672, 703—705,

300, 303, 315, 316, 358

710

Френель 27, 191, 192, 200—202, 204,

Эйри 357, 358, 360—363, 365, 371,

208, 209, 212, 254, 262—273,

489

275— 278, 283, 287, 289, 292—

Эренфест 57, 58, 697

294, 297, 298, 307, 335, 354, 372,

Эрриот 723

406, 408, 412, 416, 419, 422, 423,

Юнг 27, 139, 199, 200, 209, 210, 234,

425, 427, 430, 431, 433—435,

380

437, 438, 447, 452, 480, 494, 496,

Аббе способ испытания объективов

— черное тело 681.

121

Абсолютный оптический инструмент

— число 109

128

Аберрации оптических систем 96,

Адаптация 143

101, 107

Адиабатические инварианты 686,

Аберрационная кривая 102

689, 690

Аберрация света 652, 655

Аккомодация 134

Абсолютно матовое тело 682

—, область 134

Активная (инверсно заселенная)

— нормальная 574

среда 711

— обыкновенная 458

Анаберрационная поверхность 52

— однородная 41

Анализатор 398

— поверхностная 41

Апертура 92

—— поляризации 430

—~ полной поляризации 466

— стоячая световая 252

— числовая 157

Волновое сопротивление 259

Апертурный угол 92

— уравнение 43

Апохромат 113, 166

— число спектроскопическое 216

Астигматизм 96, 104

Время восстановления 57, 60

Астигматическая разность 98

— жизни 547

Астрономическая рефракция 33

— затягивания 328

Атомные плоскости 387

— установления 188

— прямые 387

Вторичные волны Гюйгенса 23

Ахромат 113, 166

Вторичный спектр 108

Ахроматизм положения 166

Входной зрачок 92

— увеличения 167

— люк 93

Бабине компенсатор 475

Выходной зрачок 92

— теорема 281

—— люк 93

Бабине — Солейля компенсатор 476

Галилея преобразование 621

Баллистическая гипотеза 630

— принцип относительности 621

Беккереля формула 582

Гало 302

Бийе билинза 201

Гамма-излучение 9, 10

Бинокль 173

Генерация волн суммарной и

Бора правило частот 706

разностной частот 732

Брэгга — Вульфа условие 390

— гармоник 728, 733

Брюстера закон 409, 431, 434, 440

Геометрические законы отражения и

— угол 409 Бугера закон 550

преломления 403, 513

Вектор импульса-энергии 672

— — — — — на границе металла

Венцы 302

444

Верде постоянная 579

Гигантские импульсы 720

Видимая величина площадки 144

Главная оптическая ось 70

Видности кривая 140

Главное зеркало 174

Вина закон смещения 690, 691

— сечение кристалла 457

— парадокс 583

Главные нормальные сечения 97

— постоянная 703

— — плоскости 77

— теорема 687

—— показатели преломления

Виньетирование 94

кристалла 496

Водянистая влага 132

— радиусы кривизны 97

Волна де Бройля 366

— скорости света в кристалле 496

—— дипольная 430

Главный азимут 449

—— монохроматическая 190

— угол падения 449

— необыкновенная 459

Глаз близорукий 134

— неоднородная 41

— дальнозоркий 134

— схематический 135

Дисторсия 106

—, камера задняя 132

—, условие отсутствия 115

—, — передняя 132

Дифракционная решетка 302, 307,

—, область аккомодации 134

308

—, оптическая система 132

— — амплитудная 308

—, острота зрения 138

Дифракционная решетка вогнутая

Глазная линза 168

отражательная 331

Глубина проникновения 405, 445

— — двумерная 384

— резкости 95

— — Рэлея 338

Голограмма 344

— — трехмерная (пространственная)

Голография 343, 344

384

Гравитационное смещение

— — второстепенные максимумы

спектральных линий 665

304

Группа волн 58

— — главные максимумы 304

Гюйгенса принцип 23, 505

— — дисперсионная область 313

— — в формулировке Кирхгофа 286,

— — метод скользящего падения 309

290

— — период 303, 387

— — — — Френеля 263

— — порядок спектра 304

Двойное лучепреломление 460

— — пропускаемость (амплитудная

— — круговое 575

прозрачность) 335

— — при механических

— разрешаемое расстояние 314

деформациях 490

— — разрешающая способность 314,

—— — -— течении жидкостей 490

330

Дебаеграмма 394

— — — — в рентгеновской области

Дебая — Шерера — Хелла метод 394

396

Демодуляция света 198

Дифракция 13, 262

Денисюка метод в голографии 353

— рентгеновских лучей 384

Диафрагма апертурная 92

— Фраунгофера 278

— поля зрения 93

— — на двумерной решетке 384

Диоптрия 87

— — — круглом отверстии 299

Дисперсионная область 313

— — — отверстиях 298

Дисперсия аномальная 522

— — — трехмерной решетке 384

— временная 586

— Френеля 278

—— диэлектрических осей 498

— — от края Луны 287

—— нормальная 522

— — — — экрана 286

—— относительная 109

— —, метод подобия 287

— отрицательная 532

Дихроизм 468

— плазмы 538

— круговой 578

— положительная 532

Диэлектрическая проницаемость

—— пространственная 491, 587

динамическая 39

— света 38

—— — комплексная 443

Дисперсия средняя 109

— — металла 442

— угловая 313

— — поперечная 457

—, коэффициент 109

— — продольная 457