量子物理光学

目录
前言
第1章 光子量子态的路径积分表示 1
1.1 引言 1
1.2 光子量子态的路径积分表示 1
参考文献 3
第2章 几何光学 5
2.1 反射定律与折射定律 5
2.2 光的散射及反射定律与折射定律成立的条件 8
2.3 用光子对大气分子的量子散射解释天空蓝色现象 10
2.4 几种基本形体的光散射及飞行器外形 隐形与反隐形的原理 18
2.4.1 光对直线段的反向散射 18
2.4.2 光对尖角形（一个锯齿）的反向散射及飞行器外形隐形与反隐形的原理 19
2.4.3 光对矩形平面及圆盘的反向散射 22
2.4.4 光对圆锥及圆柱面的反向散射 24
2.4.5 光对介质球的散射（Mie散射） 27
2.5 “左手介质”折射定律 31
2.6 双折射定律 32
2.7 Fresnel公式 33
2.8 全反射时光反射点纵向位移的Goos-H?nchen效应 36
2.9 近轴物近轴光条件下球面折射的物像公式 37
2.10 薄透镜的物像公式 39
2.11 平凸薄透镜的量子像差 45
2.12 半球与球透镜的焦距 51
2.13 半球与球透镜的成像 56
参考文献 61
第3章 远场光学 62
3.1 单光子Fraunhofer衍射 62
3.1.1 单光子Fraunhofer单缝衍射 62
3.1.2 单光子Fraunhofer双缝干涉 65
3.1.3 单光子Fraunhofe多缝衍射 68
3.1.4 单光子Fraunhofer矩孔衍射 70
3.1.5 单光子Fraunhofer圆孔衍射 71
3.1.6 光经圆缝的无衍射光束及其阵列光束 73
3.2 纠缠双光子的Fraunhofer衍射 75
3.2.1 纠缠双光子量子态的路径积分表示及纠缠双光子的Fraunhofer单缝衍射 75
3.2.2 纠缠双光子Fraunhofer双缝干涉 76
3.2.3 纠缠双光子Fraunhofer多缝衍射 80
3.2.4 纠缠双光子Fraunhofer矩孔衍射 81
3.2.5 纠缠双光子Fraunhofer圆孔衍射 81
3.3 单光子关联态 82
3.3.1 单光子单缝衍射的关联态 82
3.3.2 单光子双缝衍射的关联态 83
3.4 纠缠双光子经双缝衍射的关联态 84
3.5 两独立光子间的干涉 85
3.5.1 两不同频率光子的合成 86
3.5.2 两同频率光子的合成 87
3.6 两独立光子双缝衍射的位置关联几率 88
3.7 光的相干性 90
参考文献 91
第4章 中场光学 92
4.1 单光子Fresnel衍射 92
4.1.1 单光子Fresnel单缝衍射 92
4.1.2 单光子Fresnel双缝干涉 94
4.1.3 单光子Fresnel多缝衍射 96
4.1.4 单光子Fresnel矩孔衍射 97
4.1.5 单光子Fresnel圆孔衍射 97
4.1.6 单光子Fresnel直边衍射 98
4.2 纠缠双光子Fresnel衍射 99
4.2.1 纠缠双光子Fresnel单缝衍射 99
4.2.2 纠缠双光子Fresnel双缝干涉 100
4.2.3 纠缠双光子Fresnel多缝衍射 101
4.2.4 纠缠双光子Fresnel矩孔衍射 102
4.2.5 纠缠双光子Fresnel圆孔衍射 102
4.2.6 纠缠双光子Fresnel直边衍射 103
第5章 近场光学与亚波长光学 105
5.1 光子的单缝箭射 106
5.2 光子的双缝箭射 110
5.3 光子的多缝箭射 112
5.4 光子的矩孔箭射 113
5.5 光子的圆孔箭射 113
5.6 光子的平凸透镜的箭射 114
5.7 光子的阶梯平凸透镜的箭射 115
5.8 Dammann光栅的箭射 116
5.9 光子的近场光多孔周期排列（阵列光学） 117
5.10 纠缠双光子的单缝箭射 118
5.11 纠缠双光子的矩孔箭射 118
5.12 纠缠双光子的圆孔箭射 118
5.13 亚波长光学 119
5.13.1 金属单缝 120
5.13.2 金属双缝 121
5.13.3 金属矩孔 122
5.13.4 金属圆孔 124
参考文献 126
第6章 二元光学 128
6.1 锯齿形光栅 128
6.1.1 直线锯齿形透射光栅（Fraunhofer衍射） 128
6.1.2 阶梯锯齿形透射光栅（Fraunhofer衍射） 132
6.1.3 直线锯齿形反射光栅（闪耀光栅）（Fraunhofer衍射） 135
6.1.4 阶梯锯齿形反射光栅（闪耀光栅）（Fraunhofer衍射） 138
6.2 矩形光栅 142
6.2.1 矩形透射光栅（Fraunhofer衍射） 142
6.2.2 矩形反射光栅（Fraunhofer衍射） 145
6.3 Dammann光栅（Fraunhofer衍射） 147
6.3.1 一维Dammann光栅的衍射 147
6.3.2 二维Dammann光栅的衍射 150
6.4 Talbot光栅（Fresnel衍射） 154
6.4.1 光子经一维Talbot光栅的衍射效应 154
6.4.2 光子经二维Talbot光栅的衍射效应 159
6.4.3 光子经二维Talbot光栅产生阵列光束 163
6.5 衍射透镜 165
6.5.1 Fraunhofer衍射 165
6.5.2 Fresnel衍射 173
6.6 衍射透镜、谐衍射透镜的焦距与色散 176
6.7 Fresnel波带透镜 186
参考文献 191
第7章 光子的极化 192
7.1 极化光子态的表示 192
7.2 天然旋光效应与磁光效应 195
7.2.1 天然旋光效应 195
7.2.2 磁光效应 195
第8章 变折射率光学 197
8.1 垂轴方向直线型折射率分布透镜的光学特性 197
8.2 垂轴方向抛物线型折射率分布透镜的光学特性 200
8.3 垂轴方向双曲正割型折射率分布透镜的光学特性及光学微透镜阵列 201
8.4 变折射率透镜与恒定折射率透镜光学特性的比较 204
8.4.1 焦距 204
8.4.2 横向放大率 206
8.5 关于变折射率透镜理论与实验结果的比较 208
8.6 球向变折射率透镜的光学特性 212
8.7 变折射率透镜的量子像差 214
8.7.1 球差 215
8.7.2 色差 218
8.8 垂轴方向直线型折射率分布球透镜的光学特性 223
8.8.1 垂轴方向直线型折射率分布球透镜的焦距 223
8.8.2 垂轴方向直线型折射率分布球透镜的像差等效基点位置 226
参考文献 230
第9章 其他光学问题 231
9.1 单光子的薄膜干涉 231
9.2 单光子与纠缠双光子的超声衍射 232
9.2.1 单光子与纠缠双光子经超声驻波场的Fraunhofer衍射 232
9.2.2 单光子与纠缠双光子经超声驻波场的Fresnel衍射 235
9.2.3 单光子与纠缠双光子经超声驻波场的关联态 236
9.2.4 单光子与纠缠双光子经多频声行波的Fraunhofer衍射 237
9.2.5 单光子与纠缠双光子经多频声行波的Fresnel衍射 239
9.2.6 单光子与纠缠双光子对多频水表面声行波的衍射 240
9.3 逆Kapitza-Dirac衍射效应 243
9.3.1 电子的逆Kapitza-Dirac衍射效应 244
9.3.2 原子的逆Kapitza-Dirac衍射效应 248
9.3.3 与Kapitza-Dirac衍射效应给出的图形结果的比较 249
9.4 超分辨成像的量子理论及单片谐衍射透镜复消色差的一种设计 254
9.4.1 阶梯型谐衍射透镜 255
9.4.2 平凸透镜与阶梯平凸透镜的组合 258
9.4.3 二平凸透镜与阶梯谐衍射透镜组合 261
9.4.4 单片谐衍射透镜复消色差的一种设计 263
9.4.5 变折射率微透镜的超分辨成像 264
参考文献 275
本书结语 277