量子物理光學

目錄
前言
第1章 光子量子態(tài)的路徑積分表示 1
1.1 引言 1
1.2 光子量子態(tài)的路徑積分表示 1
參考文獻 3
第2章 幾何光學 5
2.1 反射定律與折射定律 5
2.2 光的散射及反射定律與折射定律成立的條件 8
2.3 用光子對大氣分子的量子散射解釋天空藍色現(xiàn)象 10
2.4 幾種基本形體的光散射及飛行器外形 隱形與反隱形的原理 18
2.4.1 光對直線段的反向散射 18
2.4.2 光對尖角形（一個鋸齒）的反向散射及飛行器外形隱形與反隱形的原理 19
2.4.3 光對矩形平面及圓盤的反向散射 22
2.4.4 光對圓錐及圓柱面的反向散射 24
2.4.5 光對介質球的散射（Mie散射） 27
2.5 “左手介質”折射定律 31
2.6 雙折射定律 32
2.7 Fresnel公式 33
2.8 全反射時光反射點縱向位移的Goos-H?nchen效應 36
2.9 近軸物近軸光條件下球面折射的物像公式 37
2.10 薄透鏡的物像公式 39
2.11 平凸薄透鏡的量子像差 45
2.12 半球與球透鏡的焦距 51
2.13 半球與球透鏡的成像 56
參考文獻 61
第3章 遠場光學 62
3.1 單光子Fraunhofer衍射 62
3.1.1 單光子Fraunhofer單縫衍射 62
3.1.2 單光子Fraunhofer雙縫干涉 65
3.1.3 單光子Fraunhofe多縫衍射 68
3.1.4 單光子Fraunhofer矩孔衍射 70
3.1.5 單光子Fraunhofer圓孔衍射 71
3.1.6 光經(jīng)圓縫的無衍射光束及其陣列光束 73
3.2 糾纏雙光子的Fraunhofer衍射 75
3.2.1 糾纏雙光子量子態(tài)的路徑積分表示及糾纏雙光子的Fraunhofer單縫衍射 75
3.2.2 糾纏雙光子Fraunhofer雙縫干涉 76
3.2.3 糾纏雙光子Fraunhofer多縫衍射 80
3.2.4 糾纏雙光子Fraunhofer矩孔衍射 81
3.2.5 糾纏雙光子Fraunhofer圓孔衍射 81
3.3 單光子關聯(lián)態(tài) 82
3.3.1 單光子單縫衍射的關聯(lián)態(tài) 82
3.3.2 單光子雙縫衍射的關聯(lián)態(tài) 83
3.4 糾纏雙光子經(jīng)雙縫衍射的關聯(lián)態(tài) 84
3.5 兩獨立光子間的干涉 85
3.5.1 兩不同頻率光子的合成 86
3.5.2 兩同頻率光子的合成 87
3.6 兩獨立光子雙縫衍射的位置關聯(lián)幾率 88
3.7 光的相干性 90
參考文獻 91
第4章 中場光學 92
4.1 單光子Fresnel衍射 92
4.1.1 單光子Fresnel單縫衍射 92
4.1.2 單光子Fresnel雙縫干涉 94
4.1.3 單光子Fresnel多縫衍射 96
4.1.4 單光子Fresnel矩孔衍射 97
4.1.5 單光子Fresnel圓孔衍射 97
4.1.6 單光子Fresnel直邊衍射 98
4.2 糾纏雙光子Fresnel衍射 99
4.2.1 糾纏雙光子Fresnel單縫衍射 99
4.2.2 糾纏雙光子Fresnel雙縫干涉 100
4.2.3 糾纏雙光子Fresnel多縫衍射 101
4.2.4 糾纏雙光子Fresnel矩孔衍射 102
4.2.5 糾纏雙光子Fresnel圓孔衍射 102
4.2.6 糾纏雙光子Fresnel直邊衍射 103
第5章 近場光學與亞波長光學 105
5.1 光子的單縫箭射 106
5.2 光子的雙縫箭射 110
5.3 光子的多縫箭射 112
5.4 光子的矩孔箭射 113
5.5 光子的圓孔箭射 113
5.6 光子的平凸透鏡的箭射 114
5.7 光子的階梯平凸透鏡的箭射 115
5.8 Dammann光柵的箭射 116
5.9 光子的近場光多孔周期排列（陣列光學） 117
5.10 糾纏雙光子的單縫箭射 118
5.11 糾纏雙光子的矩孔箭射 118
5.12 糾纏雙光子的圓孔箭射 118
5.13 亞波長光學 119
5.13.1 金屬單縫 120
5.13.2 金屬雙縫 121
5.13.3 金屬矩孔 122
5.13.4 金屬圓孔 124
參考文獻 126
第6章 二元光學 128
6.1 鋸齒形光柵 128
6.1.1 直線鋸齒形透射光柵（Fraunhofer衍射） 128
6.1.2 階梯鋸齒形透射光柵（Fraunhofer衍射） 132
6.1.3 直線鋸齒形反射光柵（閃耀光柵）（Fraunhofer衍射） 135
6.1.4 階梯鋸齒形反射光柵（閃耀光柵）（Fraunhofer衍射） 138
6.2 矩形光柵 142
6.2.1 矩形透射光柵（Fraunhofer衍射） 142
6.2.2 矩形反射光柵（Fraunhofer衍射） 145
6.3 Dammann光柵（Fraunhofer衍射） 147
6.3.1 一維Dammann光柵的衍射 147
6.3.2 二維Dammann光柵的衍射 150
6.4 Talbot光柵（Fresnel衍射） 154
6.4.1 光子經(jīng)一維Talbot光柵的衍射效應 154
6.4.2 光子經(jīng)二維Talbot光柵的衍射效應 159
6.4.3 光子經(jīng)二維Talbot光柵產(chǎn)生陣列光束 163
6.5 衍射透鏡 165
6.5.1 Fraunhofer衍射 165
6.5.2 Fresnel衍射 173
6.6 衍射透鏡、諧衍射透鏡的焦距與色散 176
6.7 Fresnel波帶透鏡 186
參考文獻 191
第7章 光子的極化 192
7.1 極化光子態(tài)的表示 192
7.2 天然旋光效應與磁光效應 195
7.2.1 天然旋光效應 195
7.2.2 磁光效應 195
第8章 變折射率光學 197
8.1 垂軸方向直線型折射率分布透鏡的光學特性 197
8.2 垂軸方向拋物線型折射率分布透鏡的光學特性 200
8.3 垂軸方向雙曲正割型折射率分布透鏡的光學特性及光學微透鏡陣列 201
8.4 變折射率透鏡與恒定折射率透鏡光學特性的比較 204
8.4.1 焦距 204
8.4.2 橫向放大率 206
8.5 關于變折射率透鏡理論與實驗結果的比較 208
8.6 球向變折射率透鏡的光學特性 212
8.7 變折射率透鏡的量子像差 214
8.7.1 球差 215
8.7.2 色差 218
8.8 垂軸方向直線型折射率分布球透鏡的光學特性 223
8.8.1 垂軸方向直線型折射率分布球透鏡的焦距 223
8.8.2 垂軸方向直線型折射率分布球透鏡的像差等效基點位置 226
參考文獻 230
第9章 其他光學問題 231
9.1 單光子的薄膜干涉 231
9.2 單光子與糾纏雙光子的超聲衍射 232
9.2.1 單光子與糾纏雙光子經(jīng)超聲駐波場的Fraunhofer衍射 232
9.2.2 單光子與糾纏雙光子經(jīng)超聲駐波場的Fresnel衍射 235
9.2.3 單光子與糾纏雙光子經(jīng)超聲駐波場的關聯(lián)態(tài) 236
9.2.4 單光子與糾纏雙光子經(jīng)多頻聲行波的Fraunhofer衍射 237
9.2.5 單光子與糾纏雙光子經(jīng)多頻聲行波的Fresnel衍射 239
9.2.6 單光子與糾纏雙光子對多頻水表面聲行波的衍射 240
9.3 逆Kapitza-Dirac衍射效應 243
9.3.1 電子的逆Kapitza-Dirac衍射效應 244
9.3.2 原子的逆Kapitza-Dirac衍射效應 248
9.3.3 與Kapitza-Dirac衍射效應給出的圖形結果的比較 249
9.4 超分辨成像的量子理論及單片諧衍射透鏡復消色差的一種設計 254
9.4.1 階梯型諧衍射透鏡 255
9.4.2 平凸透鏡與階梯平凸透鏡的組合 258
9.4.3 二平凸透鏡與階梯諧衍射透鏡組合 261
9.4.4 單片諧衍射透鏡復消色差的一種設計 263
9.4.5 變折射率微透鏡的超分辨成像 264
參考文獻 275
本書結語 277