光学原理（第七版）（60周年纪念版）

原作名: Principles of Optics, Seventh Edition, 60th Anniversary Edition

副标题: 光的传播、干涉和衍射的电磁理论

作者: （德）Max Born（马科斯·玻恩） / （美）Emil Wolf（埃米尔·沃耳夫）

译者: 杨葭荪

出版社: 电子工业出版社
出版年: 2023-3-30
页数: 856
定价: 269.00
装帧: 平装
ISBN: 9787121451690

****内容简介 ****

本书是一部经典光学世界名著,也是光学领域的经典教科书。全书以麦克斯韦宏观电磁理论为基础，系统阐述光在各种媒质中的传播规律，包括反射、折射、偏振、干涉、衍射、散射以及金属光学(吸收媒质)和晶体光学(各向异性媒质)等。几何光学也作为极限情况（波长趋近于0）而纳入麦克斯韦方程系统，并从衍射观点讨论了光学成像的像差问题。新版增加了计算机层析术、宽带光干涉、非均匀媒质光散射等内容。

本书引文丰富且所涉广泛，上溯历史，下至近代，旁及有关学科和应用，故能于一专著中给读者以宽阔视野与充分求索之空间。全书共十五章，前半部分为基础内容，后半部分层次较深。

本书基础性、系统性和学术性兼备，可供光学教学与研究人员包括高年级本科生、研究生等阅读和参考。

Principles of Optics is one of the most highly cited and most influential physics books ever published, and one of the classic science books of the twentieth century. To celebrate the 60th anniversary of this remarkable book’s first publication, the seventh expanded edition has been reprinted with a special foreword by Sir Peter Knight. The seventh edition was the first thorough revision and expansion of this definitive text. Amongst the material introduced in the seventh edition is a section on CAT scans, a chapter on scattering from inhomogeneous media, including an account of the principles of diffraction tomography, an account of scattering from periodic potentials, and a section on the so-called Rayleigh–Sommerfield diffraction theory. This expansive and timeless book continues to be invaluable to advanced undergraduates, graduate students and researchers working in all areas of optics.

 · · ·作者简介  · · ·

Max Born，德国物理学家，1954年诺贝尔物理学奖获得者，20世纪*杰出和*有影响力的物理学家之一，曾对量子力学基础的奠定做出过重大贡献。他在其他物理学分支，例如晶格动力学理论方面的成就也十分突出。他所创建的哥廷根理论物理学派当时名列世界首位，对物理学的发展产生过很大影响。他是英国皇家学会、美国国家科学院、美国人文与科学院、苏联科学院、爱丁堡皇家学会、利奥波第那科学院、柏林科学院、哥廷根科学院等众多科学院的院士。他的助手包括两位诺贝尔物理学奖获得者：海森堡、泡利，他学生中获得诺贝尔诺奖的有博士生德尔布吕克和玛丽亚·格佩特-梅耶、博士后费米。作为导师指导的学生还包括我国的“两弹元勋”彭桓武院士、程开甲院士，中科院院士、理论物理学家杨立铭。新中国成立后，中国理论物理学界有几位从英国、爱尔兰回国受玻恩影响的先生，他们对我国的物理教育、科学教育产生了较大的影响。

Emil Wolf是美国罗切斯特大学的Witson教授，他从英国Bristol大学取得理学士学位和博士学位，并从英国爱丁堡大学获得理学博士学位。1951年,他在该校加盟马科斯·玻恩，与其合作撰写《光学原理》。他是马科斯·玻恩的最后一个助手。除《光学原理》外，沃耳夫教授还同L.Mandel共同编写了《光学相干和量子光学》（Optical Coherence and Quantum optics）一书，并且是著名刊物《尤学进展》（Progress in optics）的主编。他对光学的贡献非常之多,乃众所周知并为多项奖誉包括7个名誉博士所确认。沃耳夫教授曾是1978年美国尤学学会的主席，并且现今仍是该学会的一位名誉会员，同时也是印度光学学会和澳大利亚尤学学会的名誉会员。

杨葭荪，北京大学物理系（现物理学院）教授，著名光学家。在北京大学物理系工作40年，曾任物理系光学教研室主任。1991年于北大物理系退休。长期从事光学学科的科研和教学工作，上世纪50年代即开始从事“光的电磁理论”等课程的教学工作和课程建设工作，参与我国物理学名词的审定工作等。杨先生治学极为严谨，作为研究生导师指导的学生当前已成长为包括中科院院士、头部高校校长、教授/博导等，为我国培养了一批优秀光学科学人才。

 · · ·目录  · · ·

光学原理——光的传播、干涉和衍射的电磁理论
Peter Knight爵士序言
译者序
母国光院士序言
Emil Wolf中文版序言
第一版到第七版序言
历史引言 I
第1章 电磁场的基本性质 1
1.1 电磁场 1
1.1.1 麦克斯韦方程 1
1.1.2 物质方程 2
1.1.3 突变面处的边界条件 3
1.1.4 电磁场的能量定律 6
1.2 波动方程和光速 9
1.3 标量波 12
1.3.1 平面波 12
1.3.2 球面波 13
1.3.3 谐波和相速 14
1.3.4 波包和群速 16
1.4 矢量波 20
1.4.1 一般的电磁平面波 20
1.4.2 谐电磁平面波 21
1.4.3 任意形式的谐矢量波 28
1.5 平面波的反射和折射 32
1.5.1 反射定律和折射定律 32
1.5.2 菲涅耳公式 34
1.5.3 反射率和透射率；反射和折射产生的偏振 36
1.5.4 全反射 41
1.6 波在分层媒质中的传播和介质膜理论 45
1.6.1 基本微分方程 46
1.6.2 分层媒质的特性矩阵 49
1.6.3 反射系数和透射系数 53
1.6.4 均匀介质膜 54
1.6.5 周期性分层媒质 59
第2章 电磁势和电磁极化 64
2.1 真空中的电动势 65
2.1.1 矢势和标势 65
2.1.2 推迟势 66
2.2 极化和磁化 68
2.2.1 用极化强度和磁化强度表示矢势和标势 68
2.2.2 赫兹矢量 72
2.2.3 一个线性电偶极子的场 73
2.3 洛伦兹-洛伦茨公式和初等色散理论 76
2.3.1 介电极化率和磁极化率 76
2.3.2 有效场 77
2.3.3 平均极化率：洛伦兹-洛伦茨公式 78
2.3.4 初等色散理论 81
2.4 用积分方程处理电磁波的传播 88
2.4.1 基本积分方程 88
2.4.2 埃瓦尔德-欧西恩消光定理和洛伦兹-洛伦茨公式的严格推导 89
2.4.3 借助埃瓦尔德-欧西恩消光定理处理平面波的折射和反射 93
第3章 几何光学基础 98
3.1 对于极短波长的近似处理 98
3.1.1 程函方程的推导 99
3.1.2 光线和几何光学的强度定律 101
3.1.3 振幅矢量的传播 105
3.1.4 推广和几何光学的适用范围 107
3.2 光线的一般性质 109
3.2.1 光线的微分方程 109
3.2.2 折射定律和反射定律 111
3.2.3 光线汇及其焦点特性 113
3.3 几何光学的其他基本定理 114
3.3.1 拉格朗日积分不变式 114
3.3.2 费马原理 115
3.3.3 马吕斯和杜平定理及一些有关定理 117
第4章 光学成像的几何理论 120
4.1 哈密顿特征函数 120
4.1.1 点特征函数 120
4.1.2 混合特征函数 122
4.1.3 角特征函数 123
4.1.4 旋转折射面的角特征函数近似形式 124
4.1.5 旋转反射面的角特征函数近似形式 127
4.2 理想成像 129
4.2.1 一般定理 129
4.2.2 麦克斯韦“鱼眼” 133
4.2.3 面的无像散成像 135
4.3 具有轴对称的射影变换（直射变换） 136
4.3.1 一般公式 136
4.3.2 远焦情况 139
4.3.3 射影变换的分类 140
4.3.4 射影变换的组合 141
4.4 高斯光学 142
4.4.1 旋转折射面 142
4.4.2 旋转反射面 145
4.4.3 厚透镜 145
4.4.4 薄透镜 148
4.4.5 一般共轴系统 148
4.5 广角光锥的无像散成像 151
4.5.1 正弦条件 152
4.5.2 赫谢耳条件 153
4.6 像散光锥 153
4.6.1 细光锥的焦点特性 154
4.6.2 细光锥的折射 155
4.7 色差和棱镜的色散 158
4.7.1 色差 158
4.7.2 棱镜的色散 161
4.8 辐射度量学和孔径 164
4.8.1 辐射度量学的基本概念 164
4.8.2 光阑和光瞳 168
4.8.3 像的亮度和照度 170
4.9 光线追迹 172
4.9.1 斜子午光线 172
4.9.2 傍轴光线 174
4.9.3 不交轴光线 175
4.10 非球面的设计 178
4.10.1 轴上无像散的实现 178
4.10.2 不晕的实现 181
4.11 投影法图像重建（计算机层析术） 183
4.11.1 引言 183
4.11.2 吸收媒质中的光束传播 184
4.11.3 射线积分和投影 185
4.11.4 N维Radon 变换 186
4.11.5 计算机层析术的截面重建和投影-层析定理 188
第5章 像差的几何理论 192
5.1 波像差和光线像差；像差函数 192
5.2 施瓦茨蔡耳德微扰程函 196
5.3 初级（赛德尔）像差 199
5.4 初级像差的相加定理 205
5.5 一般共轴透镜系统的初级像差系数 207
5.5.1 利用两条傍轴光线表示的赛德尔公式 207
5.5.2 利用一条傍轴光线表示的赛德尔公式 211
5.5.3 佩茨瓦尔定理 212
5.6 例子：一个薄透镜的初级像差 213
5.7 一般共轴透镜系统的色差 217
第6章 成像仪器 220
6.1 眼睛 220
6.2 照相机 221
6.3 折射望远镜 225
6.4 反射望远镜 230
6.5 照明仪器 233
6.6 显微镜 235
第7章 干涉理论基础和干涉仪 239
7.1 引言 239
7.2 两个单色波的干涉 239
7.3 双光束干涉：波阵面分割 242
7.3.1 杨氏实验 242
7.3.2 菲涅耳双面镜和类似装置 244
7.3.3 准单色光条纹和白光条纹 246
7.3.4 使用狭缝光源；条纹的可见度 247
7.3.5 应用于测量光程差：瑞利干涉仪 250
7.3.6 应用于测量光源的角幅度：迈克耳孙测星干涉仪 252
7.4 驻波 257
7.5 双光束干涉：振幅分割 261
7.5.1 平行平面板产生的条纹 261
7.5.2 薄膜产生的条纹；斐索干涉仪 265
7.5.3 条纹的定域 270
7.5.4 迈克耳孙干涉仪 278
7.5.5 特怀曼-格林干涉仪和有关干涉仪 280
7.5.6 两块全同板产生的条纹：雅满（Jamin）干涉仪和干涉显微镜 284
7.5.7 马赫-曾德尔干涉仪；贝茨波阵面切变干涉仪 289
7.5.8 相干长度；双光束干涉在研究光谱线精细结构中的应用 293
7.6 多光束干涉 299
7.6.1 平行平面板的多光束干涉条纹 299
7.6.2 法布里-珀罗干涉仪 304
7.6.3 应用法布里-珀罗干涉仪研究光谱线的精细结构 308
7.6.4 应用法布里-珀罗干涉仪比较波长 313
7.6.5 陆末-格尔克干涉仪 316
7.6.6 干涉滤波器 321
7.6.7 薄膜多光束干涉条纹 324
7.6.8 两块平行平面板产生的多光束条纹 333
7.7 波长与标准米的比较 340
第8章 衍射理论基础 342
8.1 引言 342
8.2 惠更斯-菲涅耳原理 342
8.3 基尔霍夫衍射理论 347
8.3.1 基尔霍夫积分定理 347
8.3.2 基尔霍夫衍射理论 349
8.3.3 夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射 353
8.4 过渡到标量理论 357
8.4.1 单色振子产生的像场 357
8.4.2 总像场 360
8.5 各种形状光孔上的夫琅禾费衍射 362
8.5.1 矩孔和狭缝 362
8.5.2 圆孔 365
8.5.3 其他形状的孔 368
8.6 光学仪器中的夫琅禾费衍射 371
8.6.1 衍射光栅 371
8.6.2 成像系统的分辨本领 382
8.6.3 显微镜中的成像 385
8.7 直边菲涅耳衍射 395
8.7.1 衍射积分 395
8.7.2 菲涅耳积分 397
8.7.3 直边菲涅耳衍射 400
8.8 焦点附近的三维光分布状态 401
8.8.1 用洛默尔函数计算衍射积分 402
8.8.2 强度分布 406
8.8.3 积分强度 409
8.8.4 位相特性 411
8.9 边界衍射波 415
8.10 加伯波前重建成像法（全息学） 418
8.10.1 正全息图的制作 419
8.10.2 重建 420
8.11 瑞利-索末菲衍射积分 425
8.11.1 瑞利衍射积分 425
8.11.2 瑞利-索末菲衍射积分 427
第9章 像差的衍射理论 429
9.1 存在像差时的衍射积分 430
9.1.1 衍射积分 430
9.1.2 位移定理；参考球的更换 431
9.1.3 强度和波阵面平均形变之间的关系 433
9.2 像差函数的展开 433
9.2.1 泽尼克圆多项式 433
9.2.2 像差函数的展开 436
9.3 初级像差的容限条件 438
9.4 单种像差衍射图样 442
9.4.1 初级球差 444
9.4.2 初级彗差 447
9.4.3 初级像散 447
9.5 广延物的成像 450
9.5.1 相干照明 450
9.5.2 不相干照明 453
第10章 部分相干光的干涉和衍射 459
10.1 引言 459
10.2 实多色场的复数表示 461
10.3 光束的关联函数 466
10.3.1 两束部分相干光的干涉；互相干函数和复相干度 466
10.3.2 互相干的谱表示 469
10.4 准单色光的干涉和衍射 471
10.4.1 准单色光的干涉；互强度 472
10.4.2 扩展不相干准单色光源光场互强度和相干度的计算 474
10.4.3 一个例子 479
10.4.4 互强度的传播 484
10.5 宽带光的干涉和谱相干度；关联感生的光谱改变 486
10.6 几项应用 491
10.6.1 扩展不相干准单色光源像中的相干度 491
10.6.2 聚光器对显微镜分辨率的影响 494
10.6.3 部分相干准单色照明成像 498
10.7 有关互相干的几个定理 503
10.7.1 不相干光源光场互相干的计算 503
10.7.2 互相干的传播 505
10.8 严格的部分相干性理论 506
10.8.1 互相干的波动方程 506
10.8.2 互相干传播定律的严格表述 508
10.8.3 相干时间和有效光谱宽度 511
10.9 准单色光的偏振特性 514
10.9.1 准单色平面波的相干矩阵 515
10.9.2 几种等效表示；光波的偏振度 520
10.9.3 准单色平面波的斯托克斯参量 523
第11章 严格的衍射理论 526
11.1 引言 526
11.2 边界条件和表面电流 527
11.3 平面屏衍射；电磁形式的巴比涅原理 529
11.4 平面屏产生的二维衍射 530
11.4.1 二维电磁场的标量性质 530
11.4.2 平面波组成的角谱 530
11.4.3 对偶积分方程形式的表述 533
11.5 平面波的半平面二维衍射 534
11.5.1 E 偏振情况的对偶积分方程之解 534
11.5.2 解的菲涅耳积分表示 536
11.5.3 解的性质 539
11.5.4 H 偏振情况的解 543
11.5.5 一些数值计算 544
11.5.6 与近似理论和实验结果的比较 546
11.6 平面波的半平面三维衍射 547
11.7 定域光源所产生的场在半平面上的衍射 550
11.7.1 一个平行于衍射边的线电流 550
11.7.2 一个偶极子 554
11.8 其他问题 556
11.8.1 两个平行半平面 556
11.8.2 平行错位叠加半平面的无穷堆垛 558
11.8.3 一条窄带 559
11.8.4 其他相关问题 560
11.9 解的惟一性 561
第12章 光在超声波上的衍射 562
12.1 现象的定性描述和麦克斯韦微分方程的理论处理（概述） 562
12.1.1 现象的定性描述 562
12.1.2 麦克斯韦方程的理论处理（概述） 564
12.2 超声衍射的积分方程处理方法 567
12.2.1 E偏振情况的积分方程 568
12.2.2 积分方程的试探解 569
12.2.3 衍射谱中和反射谱中的光波振幅表达式 572
12.2.4 逐次逼近法的方程解 572
12.2.5 一些特别情况的一级和二级谱线强度表达式 575
12.2.6 一些定性结果 576
12.2.7 拉曼-纳斯近似 578
第13章 不均匀媒质产生的散射 580
13.1 标量散射理论基础 580
13.1.1 基本积分方程的推导 580
13.1.2 一级玻恩近似 583
13.1.3 周期势产生的散射 587
13.1.4 多重散射 590
13.2 散射势重建衍射层析术原理 592
13.2.1 散射场的角谱表示 593
13.2.2 衍射层析术的基本定理 595
13.3 光学截面定理 598
13.4 倒易关系 604
13.5 Rytov级数 606
13.6 电磁波的散射 608
13.6.1 电磁散射理论的积分-微分方程 608
13.6.2 远场 609
13.6.3 电磁波散射的光学截面定理 611
第14章 金属光学 614
14.1 波在导体中的传播 614
14.2 金属面的反射和折射 618
14.3 金属光学常数电子论初探 626
14.4 波在分层导电媒质中的传播；金属膜理论 628
14.4.1 透明基片上的单层吸收膜 629
14.4.2 吸收基片上的单层透明膜 633
14.5 导电球产生的衍射；米氏理论 634
14.5.1 问题的数学解 635
14.5.2 米氏公式的一些结果? 647
14.5.3 总散射和消光 656
第15章 晶体光学 661
15.1 各向异性媒质的介电常数 661
15.2 各向异性媒质中单色平面波的结构 663
15.2.1 相速度和光线速度 663
15.2.2 光在晶体中传播的菲涅耳公式 666
15.2.3 确定传播速度和振动方向的几何作图法 669
15.3 单轴晶体和双轴晶体的光学特性 673
15.3.1 晶体的光学分类 673
15.3.2 光在单轴晶体中的传播 674
15.3.3 光在双轴晶体中的传播 676
15.3.4 晶体折射 679
15.4 晶体光学测量 686
15.4.1 尼科耳棱镜 686
15.4.2 补偿器 687
15.4.3 晶片干涉 690
15.4.4 单轴晶片的干涉图 694
15.4.5 双轴晶片的干涉图 696
15.4.6 晶体媒质的光轴定位和主折射率测定 698
15.5 应力双折射和形序双折射 699
15.5.1 应力双折射 699
15.5.2 形序双折射 702
15.6 吸收晶体 704
15.6.1 光在吸收型各向异性媒质中的传播 704
15.6.2 吸收晶片的干涉图 709
15.6.3 二向色性偏振器 711
附录A 变分法 714
A.1 欧拉方程——极值的必要条件 714
A.2 希尔伯特独立性积分和哈密顿-雅可比方程 715
A.3 致极曲线场 717
A.4 从哈密顿-雅可比方程的解确定全部致极曲线 719
A.5 哈密顿正则方程 720
A.6 自变量不显现在被积函数中时的特殊情况 721
A.7 不连续地段 722
A.8 Weierstrass条件和勒让德条件（极值的充分性条件） 724
A.9 当路线的一端点被约束在一曲面上时变分积分的极小值 726
A.10 雅可比极小值判据 727
A.11 例一：光学 727
A.12 例二：质点力学 729
附录B 光学、电子光学和波动力学 732
B.1 基本形式的哈密顿类似 732
B.2 变分形式的哈密顿类似 734
B.3 自由电子的波动力学 737
B.4 光学原理对电子光学的应用 738
附录C 积分的渐近近似 740
C.1 最陡下降法 740
C.2 稳定相法 744
C.3 二重积分 745
附录D 狄拉克δ函数 747
附录E 洛伦兹-洛伦茨定律严格推导所用的一个数学引理（2.4.2节） 752
附录F 电磁场中不连续态的传播（3.1.1节） 754
F.1 各场矢量中不连续变化的相互关系 754
F.2 运动不连续面处的场 756
附录G 泽尼克圆多项式（9.2.1节） 758
G.1 一些一般考虑 758
G.2 径向多项式的显表达式 760
附录H 谱相干度不等式的证明（10.5节） 764
附录I 倒易不等式的证明（10.8.3节） 765
附录J 两个积分的计算（12.2.2节） 767
附录K 标量波场中的能量守恒（13.3节） 770
附录L 琼斯引理的证明（13.3节） 772
著者索引（页码按翻译图书页面重新编制） 774
英汉内容索引（页码按翻译图书页面重新编制） 787
朱棣文等四位诺贝尔奖获得者书评

第七版序言 

40年前的这个月，M.玻恩和我将《光学原理》第一版序言发送给出版公司。从那之后，这本书共出过6版，并重印过17次 （非正规版和几种译本未计算在内），大都仅做少量改正。最近，出版公司更易，新公司欣然表示愿重排全书，这使我有机会对本书进行比较实质性的改动。

第一版出版于激光问世前一年。激光器的发明在光学领域触发起一次强大的活动热潮，并迅速导致产生许多新领域，如非线性光学、纤维光学和光电子学。大量应用也随之接踵而来，在医学，在光学数据存储，在信息传递和在许多其他领域，比比皆是。量子光学则在更基础的水平线上蓬勃兴起，成为一个充满活力和迅速发展壮大的领域，给我们提供新的方法来检验量子物理学的某些基本假设，例如关于定域性和不可分辨性。上述这些领域所取得的进展既迅速又广阔，其中一些较新的范围本身已成为书著题材。

显然，《光学原理》如要时及近代，广收无遗，则新版帙幅将扩至数卷。因此，为了仍保持单册，这一新版仅增加了几个新的问题，其范围选择也仅限于可不对原书主体做较大变动。具体而言，所增新题材和章节如下：

（1） 4.11节，本节介绍计算机轴向层析术（Computerized Axial Tomography，通称为CAT）的原理。这一学科始创于20世纪60年代初期，曾在诊断医学中引发一场革命。这一节还讲述了CAT的理论基础——Radon变换，它早在1917年即已提出，后来才用于计算机轴向层析术，虽然其发明者当时并未料知有此。此项发明及其应用曾被授予三项诺贝尔奖，其重要性由此可见。晚近以来，CAT扫描的基础理论得到更加广阔的应用，例如用于量子态重构。

（2） 8.11节，讲述所谓瑞利-基尔霍夫衍射理论。这一理论自索末菲《光学》一书（出版于1954年）予以介绍之后，变得颇为流行。一些光学的科学家认为它比古老的经典基尔霍夫衍射理论更为可取。然而，这两个理论描写各种衍射效应究竟何者为优，尚无定论。

（3） 10.5节，讨论近期发现的一些干涉效应，系由任何相干态的宽带光束叠加产生。对这些效应的分析表明，即使在这种情况下叠加区域可能看不到干涉条纹，该区域中光的分布也

含有重要的物理信息，而当对叠加区中的光进行频谱分析时，该信息就显现出来。这时可以发现，不同的观察点，光的谱不同，并且从这种光谱变化可以测定该宽带光的相干性质。这个效应是空频域（space-frequency domain）相干现象的一个例子。我们必须把它同更为常见而为人们所熟悉的空时域（space-time domain）相干现象区别开来。空频域相干效应的定量量度用的是所谓谱相干度（spectral degree of coherence），而空时域用的是复相干度（complex degree of coherence）。谱相干度在本新版10.5节中导出，稍有修改。该节剖析有关实验时还初步介绍了关联产生的光谱改变现象，这个现象刚刚发现于10多年前，自那时后即获得广泛研究。

（4） 新的第13章，介绍不均匀媒质的光散射理论。在光学研究方面这一课题晚近以来大为发展，虽然在量子力学的势散射方面实质相同的理论多年前即已完善建立起来。这一章首先推导出线性各向同性物体光散射的基本积分方程，然后讨论此方程的级数形式解，并详细探讨一级玻恩近似和一级Rytov近似；本章还简要叙述了周期性结构媒质的经典散射理论，它是晶体X射线衍射理论的基础；此外，这一章谈到的内容还有冯·劳尔方程、布拉格定律、埃瓦尔德反射球和埃瓦尔德极限球。近些年来这些问题在逆光散射的宽广区域变得重要起来，并获得多项新的应用，例如关于全息光栅。本章最后详细讲述光学截面定理（通常称为光学定理），这个问题在光学文献中，不管其名称如何，甚少谈及。

第13章讨论的另一个问题是衍射层析术。在新版4.11节所讨论的计算机轴向层析术中，辐射的波长并非无限小，但被忽略不计。当该技术用在X射线时，通常可允如此，但在采用光波或声波的应用中，这种近似常不适宜。衍射层析术考虑了辐射波长的有限性，因而能给出比较好的解。

除上述新增题材外，这一新版还增加了几个附录（附录H、附录K和附录L），并增补了许多新的参考文献，其中一些用以替换下那些比较老的；新版还对正文做了少量比较小的改动，目的一般在于改进文意表达，更新知识信息。

这里要衷心感谢一些同事、朋友和学生的帮助。我感激Harrison H. Barrett教授，他的有益建议使4.11节和13.2节计算机轴向层析术和衍射层析术的内容得到改进。我感谢我多年的朋友和同事Leonard Mandel教授对手稿某些部分所做的有益评论。Doo Cho和V. N. Mahajan两位博士曾满腔热情地使我注意他们在前几版中所发现的错误，现均已做妥善处理。我的合作者Yajun Li，Taco D. Visser和我以前的学生Avshalom Gamliel，David G. Fischer和Kisik Kim各位博士曾阅读一些新章节并提出有益评论，使内容得到改进。我以前的学生Weijian Wang博士热心帮助准备了大部分插图。我特别感谢我现在的两位研究生P. Scott Carney和Greg J. Gbur，他们给予的帮助非价可计，他们帮助核对了公式计算和参考文献，更除错误之处，提出表述上的改进并帮助校对。

我愿向罗切斯特大学物理学光学天文学图书馆馆长Patricia Sulouff夫人表示我的谢忱，感谢她协助查找一些较偏僻的文献并搜寻到以前难以得到的论文和书籍。我还感谢Ellen Calkins夫人反复多次打印新章节手稿的草稿并准备著者索引。

大部分修订的准备工作完成于1998年春季我在Central Florida大学光学与激光研究教育中心（Center for Research and Education in Optics and Lasers，CREOL）任访问职务之际。我衷心感谢CREOL同事中M. J. Soileau，M. G. Moharam和G. I. Stegeman各位教授为本项工作提供了适宜的环境和诸多便利。

大多数著者的家庭生活，在伴侣一方忙于写著之时都蒙受影响。我亦不例外。但是我乐于说，我的夫人Marlies这个时期生活得十分愉快而无怨言。她还帮助校对原稿和校样，对此我深为感激。

我衷心感谢剑桥大学出版社员工给予的良好合作。特别感谢物理科学部出版主任Simon Capelin博士提供的极大帮助。Maureen Storey夫人对全书编辑工作一丝不苟；Miranda Fyfe小姐，特别是Jayne Aldhouse夫人在颇紧时限如期出书方面给予合作，我亦于此一并致谢。

有时被问及关于我同M.玻恩合作，完成出版《光学原理》的情况。对此有兴趣的读者可在我“回忆M.玻恩”（Recollections of Max Born）一文中找到回答，该文发表于Optics News 9，10～16（November/December，1983）

E.沃耳夫

1999年1月于纽约罗切斯特

译  者  序

  一个多世纪以前，麦克斯韦建立了经典电磁理论，证明光是一种电磁波，由此产生了光的电磁理论。光和电的统一，加速了光学及整个物理学的发展。上世纪60年代激光的出现，更标志着光学进入了一个新的发展阶段。虽然现代光学中的许多问题需要应用量子理论来处理，但经典电磁理论并未因此而失去它的价值和光彩，它仍然是我们掌握现代科学技术不可缺少的基础。

  《光学原理》正是光的电磁理论方面一本时及近代、夙享盛誉的基本参考书，它是在M.玻恩Optik（1933）的基础上改编扩充写成的。Optik一书内容由宏观而微观，体系严谨，叙理明要，是当时公认的经典光学名著。《光学原理》初版于1959年——激光问世前一年，主要阐述宏观电磁理论，系统讨论光在各种媒质中传播的基本规律，包括反射、折射、干涉和衍射等。

  “部分相干”一章是其特色所在，为著者E.沃耳夫的专门贡献，而编入加伯“波前重建（全息术）冶一节尤具卓见。四十年来，光学因激光而多方面获得惊人发展，本书原有内容已显不够充分，但始终未失其基本参考价值。这次第七版（扩充版）增加了若干章节，共近80 页（详见第七版序言），基础前沿兼备，面貌为之一新。

  《光学原理》曾有过中译本，出版于1978—1985年间，系据原书第五版、第六版分上下册译出淤。这次根据其最新版（第七版）在参照前译基础上重新译出，错误之处诚望读者指正。

  译本是献给读者的，也包含对昔日师长的感激和怀念。

杨葭荪

2004年7月

中译本校订版序

乘译本第二次印刷之机，对前版中所发现的若干错误，包括译文及排版的错误以及名词译名的不统一与不规范问题等等作了改正；并在此对一些给予指正的读者表示衷心感谢。

杨葭荪

2007年3月

译 后 感 

回想自第一次登台讲“光的电磁理论”课到译本出版（1956—2006），已过去整整50年。其间多少事，如史、如戏、如梦，尽在不言中。

《光学原理》原书初版于1959年，随后即被该课采用为主要参考书。部分基础章节接连讲了几遍（1962—1965），因而产生深入学习阅读兴趣并与之结下一种情缘。

但好景不常，翌年“文革”爆发，随后10年岁月蹉跎，光阴虚度。

“文革”告终后，高校春来早。恢复高考；教学、学术会议之多，如雨后春笋。这时，我着手课程第二期建设，首先增加了“光的部分相干性”内容。这是《光学原理》的重要一章。但是，全面深入系统地逐章逐节研读该书，则是通过本次翻译。

本书（第五版）在1976年曾翻译过一次。那尚处于计划经济闭关锁国之际。这次（第七版）则在改革开放下市场经济展现活力之时。二者感受颇异。

E.沃耳夫教授为这次译本写了中文版序言，我深为感谢。南开大学母国光教授情意感人并为译本写了一篇热情洋溢的贺词，我在此表示衷心谢忱。电子工业出版社窦昊先生在整个译书过程中表现的协作与通达给我留下了深刻印象，我亦于此致谢。

于耄耋之年完成一本光学名著的中译，未致光阴完全虚度，聊感欣慰。

  杨葭荪

2009年9月

根深叶茂  本固枝荣

——中国科学院院士、中国光学学会理事长母国光

自从 M.玻恩、E.沃耳夫著《光学原理》于1959年问世以来，在这近半个世纪里，光学领域发生了无以比喻、史无前例的巨大变化，特别是激光和光纤通信的诞生和它的相关技术的发展，毫不夸张地说，光学推动了现代经济社会的进步，它已然成为新世纪的重要技术支撑。学光学的人多了，研究光的人多了，基于光科学和技术的产业多了；人们想深入认识光的意识浓厚了，不再满足于那些只限于描述现象和叙述技术的一般专业读物；人们要求在基础层面上从本质上掌握光的规律和驾驭光。

正是因为这种原因，以光的电磁波理论麦克斯韦方程为基础的，对光的传播、干涉、衍射以及光学系统进行系统而深入讨论的《光学原理》一书，在国际上吸引着一代又一代的读者，历经近五十年而长盛不衰，甚至有人称《光学原理》是学光学的"圣经"，却不因为它没有涉及激光等现代微观和量子光学而逊色。

现在，曾经翻译过第五版（1975年）《光学原理》的北京大学著名光学家杨葭荪教授不顾近八十高龄而毅然亲自对第七版（1999年）的《光学原理》精雕细琢，译成中文再奉献给读者，我对杨教授的重视基础的远见卓识和耕耘在前的为人师表的精神深为钦佩。新版《光学原理》为有志于攀登光学高峰的年轻人提供了一架云梯，如果不是圣经的话；新版《光学原理》昭示人们，掌握基础理论才是发展和创新的根本，根深叶茂，本固枝荣。

然而我们不能不看，毕竟《光学原理》一书未涉及时代前沿的如激光和光纤通信中的基础理论等内容，而这种不足，读者自会另寻佳著来弥补。而无论如何，作为基础性著作的《光学原理》，在经典科学中的地位却不随时光而褪色。在珍惜它、爱护它和吸取它的同时，借此机会愿意向原著者 M.玻恩、E.沃耳夫表示崇高的敬意，向中译本的译者杨葭荪教授和出版社的编辑们致以诚挚的慰问和衷心的感谢。

母国光

2005年7月12日于南开

诺贝尔奖获得者为60周年纪念版撰写封底文字

 "Today, the word 'optics' has been generalized to include all methods that understand, and exploit our understanding of, electromagnetic radiation, from radio waves to X-rays and gamma rays. Since the 1st edition published in 1959, one year before the advent of the laser, Principles of Optics stands out as the most influential, mathematically rigorous, and frequently cited treatment of classical optics. It spans topics as diverse as the geometric theory of aberrations to the rigorous treatment of diffraction theory and has served as the foundational reference work for many practitioners of optics, from physicists to optical to microwave engineers. As a University of Rochester undergraduate alumnus who was privileged to take Emil Wolf's electricity and magnetism course, I am especially delighted to see the 60th celebration of the 1st edition and the 20th anniversary of the 7th edition of this masterpiece."

——朱棣文（Steven Chu）：斯坦福大学，1997年诺贝尔物理学奖获得者

"The anniversary issue of Born and Wolf invites reflection on how important this classic has been and continues to be. I learned optics in the last century, at the beginning of the laser revolution that breathed exciting and vibrant new life into what had become a crusty old subject. The optics I learned as a student had an antique, nineteenth-century feel. The optics I confronted as a researcher was explosive in its modernity, with Born and Wolf as the guidebook. Today, no optics practitioner's bookshelf is complete without Born and Wolf. For answers in classical optics, this is the first stop."

——菲利普斯（William D. Phillips）：美国国家标准与技术研究院，马里兰大学，1997年诺贝尔物理学奖获得者

"Since I have long had laboratories in two places, Gottingen and Heidelberg. I own not one but in fact two copies of this definitive compendium, for it should be on the shelves of any theorist and experimentalist working in optics."

——赫尔（Stefan W. Hell）：马科斯·普朗克生物物理化学研究所（哥廷根），马科斯·普朗克医学研究所（海德堡），2014年诺贝尔化学奖获得者

"I fondly remember Emil Wolf's genuine kindness. For example, he offered me a ride in a snow storm without recognizing that I was a student walking to his class. I wouldn't be without Principles of Optics in my office. So many times I have used it to better understand an optics concept that I am either teaching or using in my own research."

——斯特里克兰（Donna Strickland）：加拿大滑铁卢大学，2018年诺贝尔物理学奖获得者