광학은 가장 오래된 과학 분야중 하나로 오늘날 물리학에서 뿐만 아니라 다른 전문 학문 분야 및 광전자 산업 등의 첨단 과학기술 산업 분야에도 널리 이용되는 중요한 학문 분야이다. 

이 책에서는 광학 분야에 친숙하지 않은 학부학생들이나 대학원생들이 보다 쉽게 이해할 수 있도록 기본적인 개념이해와 함께 이론을 바탕으로 실생활에서 응용되는 내용들을 기술하는 데 목적을 두었다. 빛의 성질을 기하광학, 파동광학 및 양자광

학적 측면에서 알아보았고, 전자기이론을 이용하여 전자기파인 빛의 기본적인 성질에 대하여 설명하였다. 기하광학 분야의 전반부에서는 평면에서의 반사와 얇은 렌즈에서의 굴절들을 다루었으며, 후반부에서는 두꺼운 렌즈에서의 굴절 및 수차현상에 대한 내용들과 이들의 응용에 대하여 비교적 자세히 다루었다. 이 책의 중반부에서는 빛의 파동적 성질인 간섭과 회절에 대한 내용들을 비교적 자세히 다루었으며, 후반부에서는 빛과 물질 간의 상호작용에 대하여 구체적으로 다루었다. 또한 복잡한 수식은 부록에 기술하여 스스로 공부하는 데 도움을 주도록 노력하였다.

이 책을 독자들이 좀 더 쉽게 접하고 이해를 돕기 위하여 저자들 사이에 의견을 주고 받으며 많은 시간을 함께 나누었지만, 미흡하고 부족한 점이 많으리라 판단한다. 이번에 개정판을 출간하면서 이론을 바탕으로 한 응용적인 면을 강조하여 이론과 실용성에 초점을 맞추도록 노력하였다.

Chapter 01 빛의 성질과 전파

1.1 빛의 성질 1

1.1.1 기하광학 / 3 1.1.2 파동광학 / 3

1.1.3 양자광학 / 4

1.2 빛의 전파 4

1.3 빛의 속력 6

Chapter 02 파동의 수학적 표현

2.1 1차원 파의 운동 9

2.2 조화파(Harmonic waves) 13

2.3 위상과 위상속도 14

2.4 복소수 표현 15

2.5 평면파 18

2.6 3차원에서의 파동방정식 20

2.7 구면파(Spherical wave) 22

2.8 원통 모양의 파(Cylindrical wave) 24

Chapter 03 전자기 이론과 빛

3.1 맥스웰 방정식 27

3.2 전자기파 29

3.3 에너지와 운동량 32

3.3.1 복사 조도 / 32 3.3.2 복사압력(Radiation pressure)/36

3.4 전자기 복사 39

3.4.1 전기쌍극자에 의한 전자기 복사 / 39

Chapter 04 빛의 전파

4.1 페르마(Fermat)의 원리 49

4.2 반사와 굴절의 법칙 53

4.3 프레넬(Fresnel) 방정식 56

4.3.1 TE-편광 / 57 4.3.2 TM-편광 / 59

4.3.3 반사율 / 62 4.3.4 외부 및 내부반사 / 65

4.4 브루스터 각(Brewster angle) 67

4.5 표면파(Evanescent wave) 70

4.6 내부 전반사에서의 위상변화 73

Chapter 05 기하광학 1

5.1 평면에서의 반사 87

5.2 비구면에서의 굴절 89

5.2.1 구면에서의 굴절 / 90

5.3 얇은 렌즈에서의 굴절 93

5.4 크기가 일정한 물체의 상 98

5.4.1 횡배율(Transverse magnification: ?? ) / 100

5.4.2 종배율(Longitudinal magnification: ?? ) / 101

5.5 얇은 렌즈들의 조합 103

5.6 렌즈의 재질 108

5.7 구면거울 109

5.8 거울의 재질 및 특성 115

5.9 프리즘 115

5.9.1 분산프리즘 / 116 5.9.2 반사프리즘 / 118

Chapter 06 기하광학 2

6.1 두꺼운 렌즈 123

6.2 행렬 표현식(Matrix formulation) 128

6.2.1 굴절 표면에서의 굴절행렬 / 128 6.2.2 병진행렬 / 131

6.2.3 광학계 행렬(System matrix) / 133

6.3 수차(Aberrations) 137

6.3.1 구면수차(Spherical aberration) / 138

6.3.2 코마(Coma) / 140 6.3.3 비점수차(Astigmatism) / 142

6.3.4 만곡수차(Field curvature): 종배율에서의 차이에 의해 발생 / 145

6.3.5 왜곡수차(Distorsion) / 148 6.3.6 색수차(Chromatic aberrations) / 150

Chapter 07 광학 기기

7.1 조리개(Stops) 163

7.1.1 구경 조리개와 시야 조리개 / 163 7.1.2 입사동과 출사동 / 165

7.1.3 여러 개 렌즈의 조합에 의한 입사동과 출사동 / 168

7.1.4 상대구경과 -수 / 171

7.2 안경 173

7.2.1 근시안 / 174 7.2.2 원시안 / 175

7.2.3 난시(astigmaism) / 176

7.3 확대경과 각 배율 177

7.3.1 확대경 / 177 7.3.2 각 배율 / 180

7.4 망원경 181

7.5 현미경 183

7.6 바늘구멍 사진기 186

Chapter 08 편광

8.1 편광되지 않은 빛 191

8.2 평면 편광 192

8.2.1 선형 편광(P-state) / 192 8.2.2 원 편광 / 194

8.2.3 타원 편광 / 196 8.2.4 부분 편광 / 197

8.3 편광을 만드는 방법 199

8.3.1 산란에 의한 방법 / 199 8.3.2 반사에 의한 방법 / 199

8.3.3 빛살 가르개(beam splitter)를 이용한 편광 / 202

8.3.4 선택 흡수에 의한 편광 / 203

8.3.5 복굴절(double refraction)에 의한 편광 / 205

8.4 편광의 행렬 표현 209

8.5 존스벡터를 이용한 광학소자들의 행렬 표현 215

8.5.1 선형 편광자 / 215 8.5.2 위상 지연판 / 219

8.5.3 회전자(rotator) / 228

8.6 존스행렬의 고유벡터 229

8.7 편광의 구별 방법 231

Chapter 09 간섭

9.1 두 파의 중첩 237

9.1.1 간섭 / 237

9.2 간섭방법 243

9.2.1 파면분할 간섭계(Wavefront splitting interferometer) / 243

9.2.2 진폭분할 간섭계(Amplitude splitting interferometer) / 250

Chapter 10 다중반사에 의한 간섭

10.1 다중반사 259

10.2 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계 265

10.3 다층 박막의 원리 271

10.3.1 무반사 단층 박막 / 276

10.3.2 2중 박막 / 277

10.3.3 높은 반사율을 가진 다층 박막 / 279

10.3.4 간섭필터 / 280

Chapter 11 회절

11.1 기초 이론 287

11.1.1 간섭무늬와 회절무늬의 차이는 무엇인가? / 288

11.1.2 키르히호프(Kirchhoff) 정리 / 288

11.1.3 프레넬-키르히호프(Fresnel-Kirchhoff) 적분공식 / 291

11.1.4 바비넷(Babinet)의 원리 / 294

11.2 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절과 프레넬(Fresnel) 회절 296

11.2.1 프라운호퍼 회절 유형 / 298

11.3 프레넬 회절(Fresnel diffraction) 316

11.3.1 프레넬 구역(Fresnel Zone) / 317

11.3.2 프레넬 구역판(Fresnel Zone Plate) / 320

11.3.3 사각형 조리개 / 321 

Chapter 12 고체 광학

12.1 물질 내에서의 맥스웰 방정식 335

12.2 물질 내에서의 파동방정식 337

12.3 등방성 유전체 내에서의 빛의 진행 특성 338

12.4 전도체에서 빛의 전파 344

12.5 흡수매질 경계면에서의 반사와 굴절 350

Chapter 13 결정 광학

13.1 편극과 감수율 텐서 364

13.2 결정 내에서의 평면파의 진행 366

13.3 단축 결정 372

13.4 위상속도와 빛살속도 376

13.5 경계면에서의 복굴절 382

13.5.1 광축이 경계면에 있고 입사면에 수직한 경우 / 383

13.5.2 광축이 경계면과 입사면에 동시에 있는 경우 / 384

13.5.3 광축이 경계면에 수직이면서 입사면에 있는 경우 / 385

13.6 광활성 매질의 광 특성 389

13.7 결정에서의 패러데이(Faraday) 회전 396

13.8 케르(Kerr) 효과 400

13.9 자기 광학 효과 403

Chapter 14 빛의 측정

14.1 광원 408

14.2 복사 계측과 광 계측 411

14.3 복사검출기 414

14.3.1 열 검출기 / 418 14.3.2 광전 검출기 / 420

14.4 빛의 투과 및 흡수 427