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書籍詳細

テレビジョン学会教科書シリーズ 2)

  基礎光学
- 光の古典論から量子論まで -

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大頭仁 早大名誉教授 工博 著

高木康博 東京農工大教授 博士(工学) 著

発行年月日:2000/05/25 , 判 型: A5,  ページ数:252頁

ISBN:978-4-339-01052-7,  定 価:3,564円 (本体3,300円+税)

本書では,電磁波としての光の伝搬,回折,干渉,さらに幾何光学と光学機器の原理,人間の眼と視覚の特性を解説。また,オプトエレクトロニクスや光通信の基礎となるフーリエ光学,結晶光学,光ファイバ,量子光学についてもふれた。

【目次】

1 光の電磁気学
1.1 光の伝搬…2
1.1.1 マクスウェル方程式と物質方程式…2
1.1.2 波動方程式…4
1.1.3 調和振動解としての光波…4
1 光の電磁気学
1.1 光の伝搬…2
1.1.1 マクスウェル方程式と物質方程式…2
1.1.2 波動方程式…4
1.1.3 調和振動解としての光波…4
1.1.4 誘電体中での光波…6
 1.1.5 平面波と球面波…8
 1.1.6 導体中での光波…10
 1.1.7 電場と磁場の関係…11
 1.1.8 光のエネルギー…12
1.2 偏     光…15
1.3 反射と屈折…19
 1.3.1 境界条件…19
 1.3.2 反射と屈折の法則…20
 1.3.3 フレネルの法則…21
 1.3.4 全反射とエバネッセント波…25
1.4 分     散…28
 1.4.1 ローレンツの理論…29
 1.4.2 正常分散と異常分散…31
 1.4.3 群速度…32
演習問題…34

2 光と視覚
2.1 視     覚…35
 2.1.1 人間の眼の構造…35
 2.1.2 人間の視覚特性…39
 2.1.3 複     眼…42
2.2 放射量と測光量…43
 2.2.1 放射束と光束…43
 2.2.2 放射強度と強度(光度)…44
 2.2.3 放射束発散度と光束発散度…44
 2.2.4 放射輝度と輝度…45
 2.2.5 放射照度と照度…45
 2.2.6 完全拡散面…47
演習問題…49

3 幾何光学
3.1 基本式…50
 3.1.1 アイコナール方程式…50
 3.1.2 フェルマの原理…52
3.2 レンズ結像系…53
 3.2.1 座標系と近軸近似…53
 3.2.2 マトリックスによる光学系の表現…54
 3.2.3 薄いレンズによる結像…57
 3.2.4 焦点距離…58
 3.2.5 結像の作図…60
 3.2.6 倍     率…61
 3.2.7 主要点…62
3.3 収     差…65
3.4 絞     り…67
 3.4.1 入射瞳と射出瞳…68
 3.4.2 輝度不変の法則…69
3.5 光学機械…72
 3.5.1 カメラ…72
 3.5.2 拡大鏡…74
 3.5.3 顕微鏡…75
 3.5.4 望遠鏡…77
演習問題…78

4 干     渉
4.1 波の重ね合わせと干渉…81
4.2 波面分割による二光束干渉…84
4.3 振幅分割による二光束干渉…86
 4.3.1 等傾角干渉…86
 4.3.2 等厚干渉…88
 4.3.3 さまざまな干渉計…90
4.4 多光束干渉…94
 4.4.1 平行板での多光束干渉…94
 4.4.2 多層膜干渉…98
4.5 コヒーレンス…102
 4.5.1 波の相関性…102
 4.5.2 時間的コヒーレンス…104
 4.5.3 空間的コヒーレンス…105
 4.5.4 天体干渉計と強度干渉計…107
 4.5.5 低コヒーレンス干渉…109
演習問題…110

5 回折
5.1 ホイヘンスの原理…112
5.2 キルヒホッフの回折理論…113
5.3 フラウンホーファー回折…118
 5.3.1 フーリエ変換と空間周波数…118
 5.3.2 レンズによるフーリエ変換…119
 5.3.3 フーリエ変換の性質…121
 5.3.4 フラウンホーファー回折像…122
 5.3.5 回折格子…125
5.4 フレネル回折…128
 5.4.1 フレネル積分…128
 5.4.2 フレネルの輪帯…132
5.5 ホログラフィー…137
 5.5.1 ホログラムの記録と再生…137
 5.5.2 ホログラムの分類…140
演習問題…141

6 フーリエ光学
6.1 フーリエ変換と空間周波数解析…143
6.2 フーリエ変換とコンボリューション…146
6.3 コンボリューションによる光学系の表現…149
6.4 コヒーレント光学系の伝達特性…151
6.5 インコヒーレント光学系の伝達特性…155
6.6 変調伝達関数…158
6.7 空間周波数フィルタリング…161
6.8 サンプリング定理…165
6.9 角スペクトルによる回折表現…166
演習問題…167

7 結晶光学
7.1 結晶内の電磁場…169
7.2 フレネルの方程式…172
7.3 結晶内の光の伝搬…174
7.4 単軸結晶内の光の伝搬…179
7.5 偏光素子…181
 7.5.1 偏光子…181
 7.5.2 波長板…184
 7.5.3 液晶…186
演習問題…188

8 光ファイバ
8.1 幾何光学的解釈…189
8.2 光ファイバによる画像伝送…192
8.3 電磁気学的解釈…195
演習問題…199

9 光の量子論
9.1 光波と光子…201
 9.1.1 シュレーディンガー方程式…201
 9.1.2 量子力学の解釈と表示法…204
 9.1.3 不確定性関係…206
9.2 電磁場の量子化…207
 9.2.1 調和振動子と零点エネルギー…207
 9.2.2 コヒーレント状態とスクイーズド状態…211
 9.2.3 強度干渉とコヒーレンス…217
演習問題…222

付録…223
引用・参考文献…227
演習問題の解答例…230
索引…235

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