薄膜光譜物理學導論(第2版)（簡體書）

光學薄膜在物理化學、材料科學、光電子學、光子學、太陽能轉換、物理光學、半導體物理和激光等領域中廣泛應用。隨著人們對光譜區的認識和使用，在從X射線到毫米波很寬的電磁波譜內，基於不同光譜區的特征已經得到了各種各樣的應用。薄膜的光譜特性是各種科學研究和工業應用的首要特性，可以實現光譜的分光、光束振幅調制、相位調控、色散修正等功能，光學薄膜元件已經成為光學望遠系統、光學顯微系統、光學測試儀器、光電設備等核心元件。
在薄膜的大量光學應用中，透明區特性是人們選擇薄膜材料關注的重點。但是，對於薄膜光譜學的認識，僅僅局限於其透明區遠遠不夠。由於光與薄膜的相互作用，透明區可以反映的信息少之又少，特別是在對薄膜的分析任務中，具有相當大的吸收光譜區比透明區更有趣。在光學幹涉薄膜設計中，人們將嘗試在所要求的光譜區應用具有盡可能低吸收損耗的材料。相反，在化學分析中，人們將特別關注吸收特征來判斷樣品的結構和化學計量比。薄膜光譜物理學不是從一般的固體或分子光譜學的觀點來描述的。由於薄膜樣品的特殊幾何形狀，與塊狀固體的光譜學相比，在薄膜光譜學中需要大量的數學描述修改，主要原因是薄膜的厚度通常在納米或微米範圍，而在其他兩個（橫向）維度上，它可能被認為延伸到無窮大。因此，從薄膜的光譜特性認識薄膜，無論對於薄膜材料的本征特性還是多層膜系統的設計都有重要的意義，而且對於光學薄膜的制備工藝具有指導意義。
在國內薄膜光學方面的專著較少，並且有關薄膜光譜物理方面的理論是大部分圖書的一個章節，並未深入討論薄膜光譜的物理機制。本書是目前國內外唯一的固體薄膜光譜物理方面的著作，2016年出版了第2版。本書的作者OlafStenzel在夫瑯禾費應用光學和精密工程研究所主要從事光學薄膜材料特性表征和開發工作，具有扎實的理論知識和豐富的實踐經驗，是光學薄膜技術領域內的著名科學家，在國際上具有較高的學術聲譽。
本書包含了固體薄膜光譜中的主要物理問題，總結了分散在光譜學、光學、非線性光學、電動力學、固體物理學和理論物理學等論文和教科書中的大量事實和結果，論述了薄膜光譜的基本特征和固體薄膜光學特性的主要機理。除了各向同性的薄膜之外，本書還討論了更復雜結構的光學特性，例如衍射光柵薄膜、金屬島膜、梯度折射率薄膜、各向異性薄膜和雙折射光學元件、多層膜系統和色散鏡。該書基礎理論知識豐富，對於光學薄膜技術領域內的應用基礎研究和工程技術研究具有重要的參考價值，適合光學薄膜技術領域工程技術人員、研究生和高年級本科生閱讀和使用。
本書的主要內容包括，第一部分：光與物理相互作用的經典描述（線性介電極化率、自由電荷載流子和束縛電荷載流子的經典處理、基於振子模型的推導、克萊默斯一克羅尼格關係）；第二部分：在薄膜系統中的界面反射和幹涉現象（平面界面、厚平板和薄膜、梯度折射率薄膜和多層膜、特殊幾何結構）；第三部分：光與物質相互作用的半經典描述（愛因斯坦系數、介電函數的半經典處理、固體光學）；第四部分：非線性光學基礎（非線性光學的一般基本效應）等。
在本書的翻譯過程中，在中央軍委裝備發展部的裝備科技譯著出版基金、國家“萬人計劃”青年拔尖人才支持計劃、天津市人才發展特殊支持計劃高層次創新團隊等資助下，得到了天津市人才發展特殊支持計劃“高性能多層薄膜光學濾波器技術”創新團隊、天津市創新人才推進計劃“多功能一體化光學薄膜器件”創新團隊核心骨幹人員的大力支持。具體分工如下：劉華松研究員翻譯了本書的序言、略縮詞、第1章和第一部分（第2章到第5章）和第四部分（第13章和第14章），姜玉剛研究員翻譯了本書的第二部分（第6章到第9章），冷健博士翻譯了本書的第三部分（第10章到第13章），趙馨女士編輯了全文的所有公式。劉華松研究員負責全書的統稿和校對，季一勤研究員對全書的翻譯文稿進行了審校。非常感謝國防工業出版社馮晨編輯的支持和幫助，沒有她辛勤的工作本書也無法順利出版。在本書的翻譯過程中，還得到了單位領導和同事的理解、支持和幫助。
由於譯者的學識水平所限，翻譯工作中難免會存在錯誤或翻譯不準確的地方，敬請廣大讀者，特別是同行專家、學者不吝賜教，提出寶貴的批評和建議，我們將不勝感激。

第1章 引言
1．1 總論
1．2 本書的內容
1．3 一般問題
1．4 關於約定的注釋

第一部分 光與物理相瓦作用的經典描述
第2章 線性介電極化率
2．1 麥克斯韋方程
2．2 線性介質極化率
2．3 線性光學常數
2．4 一般性注釋
2．5 例：取向極化和德拜方程
2．6 能量耗散
第3章 自由電荷和束縛電荷載流子的經典處理
3．1 自由電荷載流子
3．1．1 德魯特方程Ⅰ的推導
3．1．2 德魯特方程Ⅱ的推導
3．2 束縛載流子的振子模型
3．2．1 主要思想
3．2．2 微觀場
3．2．3 克勞修斯-莫索提和洛倫茲方程
3．3 不同光譜區探測的物質
3．4 空間色散
3．5 嘗試說明性方法
第4章 基於振子模型的推導
4．1 自然線寬
4．2 均勻和非均勻的譜線展寬機制
4．2．1 概述
4．2．2 碰撞展寬
4．2．3 多普勒展寬
4．2．4 布倫德爾（Brendel）模型
4．3 多自由度振子
4．4 塞默爾（Sellmeier）和柯西（Cauchy）方程
4．5 混合物的光學性質
4．5．1 動機和例子
4．5．2 麥克斯韋·加內特，布魯格曼和洛倫茲混合模型
4．5．3 金屬一介電混合物及表面等離激元的注釋
4．5．4 介電混合物和維納邊界
4．5．5 孔隙效應
4．5．6 用洛倫茲-洛倫茨方法研究無定形硅的折射率：模型計算
第5章 克萊默斯-克羅尼格（Kramers-Kronig）關係
5．1 克萊默斯-克羅尼格關係的推導
5．2 一些結論
5．3 第2~4章和本章的回顧
5．3．1 主要結果概述
5．3．2 問題

第二部分 在薄膜系統中的界面反射和幹涉現象
第6章 平面界面
6．1 透射、反射、吸收和散射
6．1．1 定義
6．1．2 實驗方面
6．1．3 吸光度概念的說明
6．2 平面界面的影響：菲涅耳方程
6．3 光的全反射
6．3．1 全反射的條件
6．3．2 討論
6．3．3 衰減全反射
6．4 金屬表面
6．4．1 金屬反射
6．4．2 傳播表面等離激元
6．5 各向異性材料
……
第三部分 光與物質相互作用的半經典描述
第四部分 非線性光學基礎知識