光学の基礎

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光学の基礎

  • 著者名:左貝潤一
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  • ISBN:9784339006803

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内容説明

本書は,光学の基礎事項の理解を重視しつつ,光工学などにも適用できるようにアレンジした光学の入門書。Ⅰ部では光学全般,Ⅱ部では幾何光学,Ⅲ部では波動光学を扱い,全体を有機的に記述。演習問題と略解を掲載。

目次

第I部 光学全般
1. 光学の基礎
1.1 光学の歴史
1.2 波動の基本的事項
1.3 屈折率と光速
1.4 位相・波面・光線の関係
  1.4.1 位相と波面
  1.4.2 波面と光線
1.5 光の反射と屈折
  1.5.1 反射と屈折の法則
  1.5.2 全反射
1.6 光のエネルギー
  1.6.1 電磁界エネルギー
  1.6.2 光強度
演習問題
第II部 幾何光学
2. 幾何光学の基礎
2.1 幾何光学特有の現象
2.2 幾何光学の基本概念
  2.2.1 光線とその特徴
  2.2.2 光路長
2.3 幾何光学の基本式
  2.3.1 アイコナール方程式
  2.3.2 光線方程式
  2.3.3 フェルマの原理
  2.3.4 基本式の特徴と相互関係
  2.3.5 光線の概念の適用限界
2.4 幾何光学での基本的性質
  2.4.1 光線の反射・屈折の法則
  2.4.2 マリュスの定理
  2.4.3 ポインティングベクトル
2.5 プリズムでの屈折と反射
2.6 レンズのプリズムへの分解
演習問題
3. 光線伝搬の行列表示
3.1 行列表示における基底ベクトル
3.2 簡単な光学系での行列表示
  3.2.1 平坦な境界面での屈折
  3.2.2 一様媒質での伝搬
  3.2.3 平行平面板
3.3 レンズ系での行列表示
  3.3.1 面と光線の定義
  3.3.2 曲面での屈折
  3.3.3 曲面間での光線伝搬
  3.3.4 レンズのシステム行列
3.4 球面鏡反射での行列表示
3.5 行列表示理論の適用範囲と特徴
演習問題
4. 球面光学系での結像理論
4.1 理想光学系
  4.1.1 薄肉レンズでの像作図法
  4.1.2 理想光学系
  4.1.3 共役点
4.2 光学系の主要点
  4.2.1 横倍率と焦点・主点
  4.2.2 角倍率と節点
  4.2.3 主要点
  4.2.4 レンズ系での像作図法
4.3 レンズの結像式と倍率
  4.3.1 結像式
  4.3.2 横倍率と縦倍率
4.4 具体的なレンズ系への適用例
  4.4.1 薄肉単レンズ
  4.4.2 厚肉単レンズ
  4.4.3 組合せレンズ
4.5 光学系の各種不変量
  4.5.1 アッベの零不変量
  4.5.2 ラグランジュ・ヘルムホルツの不変量
4.6 球面反射鏡
4.7 基準座標の変換
  4.7.1 レンズ系システム行列の基準座標変換
  4.7.2 主点基準での結像
  4.7.3 焦点基準での結像
演習問題
5. 光学系での諸概念
5.1 絞りと瞳空間
  5.1.1 開口絞り,瞳,主光線
  5.1.2 視野絞り
5.2 光学系の明るさ表示
5.3 焦点深度と被写界深度
演習問題
6. 波面光学
6.1 フェルマの原理
6.2 レンズの結像式とフェルマの原理
6.3 無収差反射鏡
  6.3.1 放物面鏡
  6.3.2 楕円面鏡
  6.3.3 双極面鏡
6.4 無収差レンズ
演習問題
7. 単色収差
7.1 収差の分類
7.2 光線収差
7.3 ザイデルの5収差
  7.3.1 球面収差
  7.3.2 コマ収差と正弦条件
  7.3.3 非点収差と像面湾曲
  7.3.4 ペッツヴァル和
  7.3.5 歪曲収差
7.4 収差に関係した諸概念
7.5 波面収差
  7.5.1 波面収差と光線収差の関係
  7.5.2 ザイデルの5収差の波面収差表示
  7.5.3 焦点はずれによる波面収差
7.6 非球面レンズ
7.7 光線追跡
演習問題
8. 色収差
8.1 色収差と色消し
  8.1.1 薄肉レンズに対する焦点距離の色収差と色消し
  8.1.2 縦の色収差
  8.1.3 横の色収差
8.2 光学ガラスとアッベ数
  8.2.1 アッベ数
  8.2.2 光学ガラス材料
  8.2.3 色消しレンズの具体例
  8.2.4 超色消し
演習問題
9. 光導波と分布屈折率レンズ
9.1 不均一媒質中の光線伝搬
9.2 2次元での光線伝搬式
9.3 2乗分布形光導波路での結像作用
  9.3.1 光線伝搬
  9.3.2 結像作用
9.4 分布屈折率レンズにおける光線伝搬の行列表示
演習問題
第III部 波道光学
10. 波動光学の基礎
10.1 波動伝搬の基礎原理
  10.1.1 ホイヘンスの原理
  10.1.2 均一媒質での波動伝搬
  10.1.3 不均一媒質での波動伝搬
10.2 位相速度と群速度
  10.2.1 位相速度
  10.2.2 波連と群速度
10.3 光波の屈折と反射
  10.3.1 フレネルの公式
  10.3.2 ブルースター角
  10.3.3 ストークスの定理
  10.3.4 光強度に関する反射・屈折
  10.3.5 全反射
演習問題
11. 偏光
11.1 偏光状態の表示
  11.1.1 偏光の分類
  11.1.2 ストークスパラメータと偏光度
  11.1.3 ジョーンズベクトル
11.2 媒質中の偏光伝搬
  11.2.1 固有偏光
  11.2.2 複屈折媒質での偏光伝搬
11.3 偏光素子
  11.3.1 偏光状態変換の記述
  11.3.2 各種偏光素子
  11.3.3 フレネルの菱面体
演習問題
12.  干渉の基礎:2光波干渉
12.1 干渉の起源
12.2 定在波
12.3 光束分割による干渉の分類
12.4 ヤングの干渉実験(波面分割による干渉)
12.5 平行平板による干渉
  12.5.1 透過波による干渉じま
  12.5.2 反射波による干渉じま
12.6 等厚干渉
  12.6.1 等厚干渉の原理
  12.6.2 ニュートン環
12.7 多色光による干渉
演習問題
13. 多光波干渉
13.1 無限小幅の多重スリットによる干渉
13.2 平行平板を含む3層構造での多重反射による干渉
  13.2.1 透過波による干渉
  13.2.2 反射波による干渉
13.3 ファブリぺロー干渉計
  13.3.1 基本特性
  13.3.2 干渉計固有の概念
13.4 光学薄膜
  13.4.1 反射防止膜
  13.4.2 干渉フィルタ
演習問題
14.回折の基礎
14.1 回折積分
  14.1.1 ヘルムホルツ・キルヒホッフの積分定理
  14.1.2 キルムホッフ近似
14.2 フラウンホーファー回折
14.3 フレネル回折
14.4 レンズによる回折
  14.4.1 レンズの位相変換作用
  14.4.2 レンズのフーリエ変換作用
14.5 フレネルの輪帯板
演習問題
15. 各種開口による回折
15.1 単一開口からのフラウンホーファー回折
  15.1.1 有限幅の単スリット
  15.1.2 矩形開口
  15.1.3 円形開口
15.2 複数の開口によるフラウンホーファー回折
  15.2.1 2個の有限幅スリットがある場合
  15.2.2 N個の有限幅スリットがある場合(回折格子)
  15.2.3 欠線
15.3 正弦波格子によるフラウンホーファー回折
15.4 単スリットによるフレネル回折
15.5 半無限平面へのフレネル回折
演習問題
16. 結像特性の評価
16.1 光学系の分解能
  16.1.1 円形開口からのフラウンホーファー回折
  16.1.2 レイリー・スパローの分解能
16.2 光学伝達関数
16.3 インコヒーレント結像での像評価関数
  16.3.1 点像分布関数
  16.3.2 光学伝達関数の物理的意味
  16.3.3 瞳関数
  16.3.4 瞳関数と光学伝達関数の関係
  16.3.5 光学伝達関数の具体例
16.4 コヒーレント結像での像評価関数
16.5 分解能と光学伝達関数の関係
演習問題
17. ホログラフィ
17.1 ホログラフィの原理
17.2 2光束ホロブラフィ
17.3 ホログラフィの特徴と応用
演習問題
18. 光の電磁界理論
18.1 電磁波の基本式と波動方程式
18.2 一様媒質中での電磁波の形式解
18.3 不連続面での境界条件
18.4 電磁解のエネルギー
演習問題
付録
A.フーリエ変換とその性質
B.アイコナール方程式の導出
C.レンズの結像式導出
D.焦点はずれによる波面収差
E.光源の位相揺らぎによる可干渉性
F.フレネル・キルヒホッフの回折理論
参考書
演習問題略解
索引

感想・レビュー

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ashk

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レポート用。2011/12/30

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