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光学
谷田貝 豊彦(著)
内容紹介
丁寧な数式展開と豊富な図解で光学理論全般を解説。例題・解答を含む座右の教科書。〔内容〕幾何光学/波動と屈折・反射/偏光/干渉/回折/フーリエ光学/物質と光/発光・受光/散乱・吸収/結晶中の光/ガウスビーム/測光・測色/他
編集部から
○光学の諸概念や理論を網羅的・体系的に解説する決定版テキスト。
○数理的な明解さと光学技術への応用を意識した構成が特徴。
○理解を深める豊富な章末問題を解答つきで用意。
○理学系・工学系の学生・院生および研究者,光学機器の技術者向け。
目次
まえがき
1 幾何光学
1.1 光線
1.2 反射の法則
1.3 屈折の法則
1.4 フェルマの原理
1.5 マリュスの定理
1.6 全反射
1.7 近軸光線と結像
1.8 収差
1.9 光学器械
1.10 光線追跡と光学系の評価,設計
問 題
2 波動と屈折,反射
2.1 波動の表現
2.2 電磁波
2.3 重ね合わせの原理とフーリエ変換
2.4 波のエネルギー
2.5 横波としての電磁波
2.6 電磁波のエネルギーの流れ
2.7 電界と磁界の境界条件
2.8 波の反射と屈折
2.9 ストークスの関係式
2.10 強度反射率と透過率
2.11 全反射
2.12 金属における反射
2.13 複素屈折率の測定
問 題
3 偏 光
3.1 偏光の表し方
3.2 複屈折
3.3 偏光子
3.4 波長板
3.5 ストークスパラメータとミューラー行列
3.6 ポアンカレ球
3.7 ジョーンズベクトルとジョーンズ行列
問 題
4 光の干渉
4.1 ヤングの実験
4.2 白色光による干渉
4.3 干渉縞の鮮明度と可干渉性
4.4 二光束干渉
4.5 多光束干渉
4.6 多層膜における干渉
4.7 干渉計
問 題
5 回 折
5.1 ホイヘンスの原理とフレネルの説明
5.2 フレネル・キルヒホッフの回折式
5.3 フレネル回折とフラウンホーファー回折
5.4 フラウンホーファー回折
5.5 分解能
5.6 フレネル回折
5.7 光波の伝搬と角スペクトル
問 題
6 フーリエ光学,光情報処理,ホログラフィ
6.1 フーリエ変換とコンボリューション
6.2 フレネル回折とコンボリューション積分
6.3 レンズのフーリエ変換作用
6.4 結像
6.5 光学系の伝達関数
6.6 光情報処理
6.7 ホログラフィ
6.8 ホログラフィの応用
問 題
7 物質と光
7.1 電気双極子モーメントと分極,屈折率
7.2 分散と吸収
7.3 液体,固体の屈折率分散
7.4 金属の屈折率分散
7.5 クラマース・クローニッヒの関係
7.6 分散式
問 題
8 発光と受光
8.1 電気双極子による電磁波の放射
8.2 黒体からの光放射
8.3 自然放出と誘導放出
8.4 蛍光とLED
8.5 レーザー
8.6 光検出器
問 題
9 光の散乱と吸収
9.1 散乱と吸収
9.2 微粒子や媒質による散乱
9.3 表面による散乱
9.4 一般的な散乱理論
問 題
10 結晶中の光
10.1 非等方的媒質中の平面波
10.2 一軸性結晶
10.3 二軸性結晶
10.4 結晶を使った光学素子
10.5 光学活性と二色性
10.6 液晶
問 題
11 光ファイバーと不均質媒質中の光
11.1 光ファイバー
11.2 不均質媒質中の光伝搬
11.3 屈折率分布形光導波路
11.4 ステップ屈折率形光ファイバー
問 題
12 ガウスビームの伝搬
12.1 近軸波
12.2 ガウスビーム
12.3 薄肉レンズを透過したガウスビーム
12.4 ABCD 行列によるガウスビーム伝搬の記述
問 題
13 測光と測色
13.1 立体角
13.2 放射量と測光量
13.3 光度,輝度,光束発散度
13.4 照度
13.5 完全拡散性の面光源
13.6 コサイン4 乗則
13.7 光学系の明るさ
13.8 エタンデュ
13.9 測色
問 題
付 録
A 球面の屈折 フェルマの原理による
B 薄肉レンズの球面収差
C マックスウエルの方程式から波動方程式へ
D 電磁ポテンシャル
E フレネル・キルヒホッフの回折式
F レイリー・ゾンマーフェルドの回折式
G 役に立つ公式
H SI 単位系で使われる接頭語
参考書
問題解答
索 引
執筆者紹介
著者紹介
谷田貝豊彦
宇都宮大学オプティクス教育研究センター長、教授
筑波大学名誉教授