Physics of Light and Optics, 2011c Edition

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Preface iii 3......Page 3
Table of Contents v 5......Page 5
Vector Calculus, 1......Page 9
Stokes’ theorem, 6......Page 14
matrix multiplication, 11......Page 19
Fourier Theory, 13......Page 21
Table of Integrals and Sums, 20......Page 28
Exercises 21......Page 29
Maxwell’s equations, 27......Page 35
28......Page 36
magnetic field, 29......Page 37
voltage, 31......Page 39
Ampere’s Law, 32......Page 40
--- Law, 33......Page 41
Polarization ofMaterials, 36......Page 44
Wave Equation, The, 37......Page 45
Exercises 41......Page 49
plane waves, 45......Page 53
2.2 Index of Refraction 48......Page 56
Lorentz, Hendrik, 51......Page 59
--- 54......Page 62
Poynting’s Theorem, 55......Page 63
58......Page 66
--- 60......Page 68
polarizability, 63......Page 71
Energy Density of Electric Fields, 66......Page 74
Energy Density ofMagnetic Fields, 68......Page 76
Exercises 69......Page 77
Refraction at an Interface, 73......Page 81
Fresnel, Augustin, 77......Page 85
Reflectance and Transmittance, 78......Page 86
Brewster, David, 80......Page 88
Total Internal Reflection, 81......Page 89
Reflections fromMetal, 83......Page 91
--- Interface, 84......Page 92
Exercises 86......Page 94
4 Multiple Parallel Interfaces      89......Page 97
--- 90......Page 98
--- Critical Angles, 93......Page 101
frustrated total internal reflection, 96......Page 104
Fabry-Perot, 98......Page 106
--- 100......Page 108
--- Wavelengths, 101......Page 109
Multilayer Coatings, 105......Page 113
109......Page 117
Exercises 112......Page 120
isotropic, 117......Page 125
principal axes, 119......Page 127
uniaxial, 123......Page 131
124......Page 132
--- 125......Page 133
--- 128......Page 136
Rotation of Coordinates, 129......Page 137
Electric Field in Crystals, 131......Page 139
--- Uniaxial Crystal, 134......Page 142
Exercises 136......Page 144
Review, Chapters 1-5 139......Page 147
wave plate, 145......Page 153
--- 146......Page 154
Jones, R. Clark, 147......Page 155
148......Page 156
Polaroid, 149......Page 157
--- Angles, 152......Page 160
153......Page 161
--- Transmission, 156......Page 164
157......Page 165
159......Page 167
optical activity, 166......Page 174
superluminal, 171......Page 179
Newton, Isaac, 172......Page 180
phase velocity, 174......Page 182
Strutt, JohnWilliam, 176......Page 184
--- 181......Page 189
Quadratic Dispersion, 183......Page 191
--- 185......Page 193
Pulse Chirping in a Grating Pair, 189......Page 197
--- with theMedium, 191......Page 199
Kramers-Kronig Relations, 196......Page 204
Exercises 200......Page 208
temporal coherence, 203......Page 211
fringe visibility, 208......Page 216
--- Sources, 209......Page 217
Fourier Spectroscopy, 210......Page 218
--- Coherence, 211......Page 219
Source, 216......Page 224
Van Cittert-Zernike Theorem, 217......Page 225
Exercises 219......Page 227
Review, Chapters 6-8 223......Page 231
ray, 227......Page 235
principal planes, 228......Page 236
231......Page 239
ray tracing, 235......Page 243
spherical surface, 237......Page 245
thin lens, 239......Page 247
Image Formation, 241......Page 249
--- Systems, 244......Page 252
Stability of Laser Cavities, 245......Page 253
chromatic aberration, 248......Page 256
Exercises 251......Page 259
Huygens, Christian, 257......Page 265
spherical wave, 258......Page 266
Scalar Diffraction Theory, 260......Page 268
obliquity factor, 262......Page 270
264......Page 272
265......Page 273
--- 267......Page 275
270......Page 278
Exercises 272......Page 280
resolution, 275......Page 283
Resolution of a Telescope, 279......Page 287
Array Theorem, The, 282......Page 290
--- Diffraction Grating, 284......Page 292
Spectrometers, 285......Page 293
287......Page 295
multimode, 289......Page 297
ABCD Law for Gaussian Beams, 291......Page 299
Exercises 295......Page 303
Interferograms, 301......Page 309
Testing Optical Components, 302......Page 310
Generating Holograms, 303......Page 311
--- 304......Page 312
Exercises 307......Page 315
Review, Chapters 9-12 309......Page 317
Kirchhoff, Gustav, 315......Page 323
Stefan-Boltzmann Law, 316......Page 324
--- 317......Page 325
Planck’s Formula, 319......Page 327
Einstein’s A and B Coefficients, 322......Page 330
--- Stefan-Boltzmann Law, 324......Page 332
Boltzmann Factor, 326......Page 334
Exercises 328......Page 336
--- 331......Page 339
Physical Constants 337......Page 345
spherical interface, 238......Page 246
ABCD matrix, 236......Page 244
complex conjugate, 10......Page 18
280......Page 288
Taylor’s series, 7......Page 15
scalar Helmholtz equation, 261......Page 269
arrival time, 186......Page 194
spherical aberration, 249......Page 257
Rayleigh range, 290......Page 298
Savart, Felix, 30......Page 38
122......Page 130
Christiaan Huygens, 126......Page 134
Snell, Willebrord, 75......Page 83
phase delay, 182......Page 190
instantaneous power spectrum, 195......Page 203
centroid, 193......Page 201
characteristic matrix, 108......Page 116
circular polarizer, 160......Page 168
finesse, coefficient of, 95......Page 103
47......Page 55
complex polar representation, 9......Page 17
conductivity, 70......Page 78
susceptibility, 49......Page 57
convolution theorem, 24......Page 32
vectormultiplication, 2......Page 10
right-hand rule, 3......Page 11
--- distortion, 250......Page 258
--- degree of coherence, 206......Page 214
162......Page 170
--- density of modes, 318......Page 326
Sylvester’s theorem, 12......Page 20
--- Dirac delta function, 17......Page 25
wavelength, 46......Page 54
Fresnel’s equation, 121......Page 129
Maxwell, James, 34......Page 42
--- divergence theorem, 5......Page 13
mirage, 230......Page 238
Einstein, Albert, 323......Page 331
158......Page 166
signal front, 192......Page 200
evanescent waves, 82......Page 90
resolving power, 104......Page 112
Michelson, Albert, 205......Page 213
magnification, 242......Page 250
Fourier integral theorem, 14......Page 22
Fourier transform, 16......Page 24
spectrum, 177......Page 185
free spectral range, 102......Page 110
reshaping delay, 187......Page 195
175......Page 183
quarter-wave plate, 154......Page 162
Hankel transform, 266......Page 274
image, 233......Page 241
real part, 8......Page 16
59......Page 67
Poynting, John Henry, 56......Page 64
215......Page 223
Laplacian, 4......Page 12
Lorentz-Lorenz formula, 64......Page 72
Mueller matrix, 163......Page 171
optical path length, 232......Page 240
plasma frequency, 53......Page 61
senkrecht, 74......Page 82
91......Page 99
rectangular aperture, 263......Page 271
Parseval’s relation, 18......Page 26
Parseval’s theorem, 178......Page 186
pellicle, 99......Page 107
Planck, Max, 321......Page 329
principal value, 197......Page 205
real image, 243......Page 251
Rayleigh criterion, 281......Page 289
ring cavity, 246......Page 254
Roemer, Ole, 43......Page 51
skin depth, 50......Page 58
212......Page 220
spatial filter, 313......Page 321
305......Page 313
Young, Thomas, 214......Page 222
Stokes parameters, 161......Page 169
188......Page 196
susceptibility tensor, 118......Page 126
204......Page 212
transmittance, 79......Page 87
virtual image, 253......Page 261
Wien, Wilhelm, 320......Page 328