绪论
1.物理光学的研究对象和内容
物理光学的研究对象是光这种物质的基本属性，它的传播规律和它与其他物质之间的相互作用。物理光学可以分为波动光学和量子光学两部分。前者研究光的波动性，后者研究光的量子性。由于在第2版前言里已经说明过的原因（量子光学的主要内容将安排在激光课程中讲述），本书第3版也只限于讨论波动光学的内容。
物理光学（波动光学）讨论的内容是相当广泛的。传统的内容主要有光的干涉、衍射和偏振现象，光在各向同性介质中的传播规律（包括光的反射和折射，光的吸收、色散和散射规律），光在各向异性晶体中的传播规律等。20世纪60年代以后，由于激光的出现，古老的光学又重新焕发了青春，物理光学的各个领域都有了突飞猛进的发展，一批新的分支学科相继建立起来。例如，光学薄膜技术的发展形成了薄膜光学、集成光学等新的学科。激光技术的发展，出现了非线性光学。把数学、通信理论和光的衍射结合起来，建立起了傅里叶光学。傅里叶光学的一些应用课题，如光学信息处理、光学传递函数和全息术等，是当今科学技术领域中十分引人注目的课题。本教材除了讨论物理光学的传统内容外，对于它的近代发展也给予了充分的关注。其中在第4章中讨论了薄膜波导（它是集成光学的基础）；在第5章中讨论了全息照相；在第7章中讨论了非线性光学。第6章则全用来介绍傅里叶光学。
纵观现代物理光学，它是以两种理论方法为基础的。一是光的电磁理论，把光看做是一种电磁波，用电磁波的系统理论来描述光的各种现象；二是傅里叶分析（频谱分析）方法，用频谱分析的观点来看待光传播的各种现象。本教材在内容安排上是从加强这两个基础出发的。与此有关的数学知识，为了便于查阅，我们把它写成了几个附录，安排于书后。
2.物理光学的应用
物理光学在科学技术各部门中的应用十分广泛，尤其在生产和国防上有着重要的应用。特别是激光问世以来，大大扩充了它的应用领域。今天，它已经被应用到精密测量、通信、医疗、受控热核反应、信息处理等众多技术领域，为科学技术的发展、生产的发展和巩固国防做出了贡献。
以光学仪器工业和光电信息产业的发展来说，物理光学的应用非常广泛和重要。各种光学零件的表面粗糙度、平面度，以及长度、角度的测量，至今最精密的方法仍然是物理光学方法。另外，还用物理光学方法测量光学系统的各种像差，评价光学系统的成像质量等。以光的干涉原理为基础的各种干涉仪器，是光学仪器中数量颇多且最为精密的一个组成部分。根据衍射原理制成的光栅光谱仪，在分析物质的微观结构（原子、分子结构）和化学成分等方面起着最为重要的作用。由于近代光学的崛起，发展起来的一些新型的光学仪器，如相衬显微镜、光学传递函数仪、傅里叶变换光谱仪，以及各种全息和信息处理装置、电光和光电变换装置、激光器等，更是离不开物理光学的基本原理。可见，学好物理光学对于光学工程专业、光电信息工程专业的学生在专业上的发展是很重要的。
通常，人们把物理光学和几何光学看成是光学的两大组成部分。几何光学，在我们的专业课程安排中又叫做应用光学，它把光看做是沿着一根根光线传播的，它们遵从直线传播和反射、折射定律。几何光学在光学系统的设计方面起着不可替代的作用。但是几何光学只是波动光学的极限情况，当波动效应不可忽略时，几何光学的结果与实际的偏离就会很明显。这时只有掌握物理光学的手段，才能对几何光学结果的近似程度做出正确的判断。可见，即使是对于一般的光学系统的设计，仅有几何光学的知识也是不够的。
3.光的波粒二象性
物理光学包括波动光学和量子光学两部分，它们分别研究光的波动性质和量子（粒子）性质。我们已经指出，波动光学确认光是一种电磁波，并根据电磁波理论来描述光学现象。用这一理论来描述光的反射、折射、干涉、衍射、偏振等一系列现象是非常成功的，自19世纪60年代由麦克斯韦（J.C.Maxwell，1831—1879）提出这一理论后，很快就赢得了普遍的公认。但是，在19世纪末与20世纪初，当科学实验深入到微观领域时，在一些新的光学实验事实面前，光的电磁理论遇到了巨大的困难。例如，它无法解释荧光的波长为什么总比入射光的长；在光电效应的基本规律面前，它也是无能为力的。所有这些微观光学现象的发现，使光学（以及物理学）的概念产生了从连续到量子化的飞跃。1905年爱因斯坦（A.Einstein，1879—1955）在普朗克（M.Planck，1858—1947）量子论的基础上提出了光的量子理论，认为光的能量不是连续分布的，光由一粒粒运动着的光子组成，每个光子具有确定的能量。利用爱因斯坦的量子理论，上述实验事实可以很完满地得到解释。但是，爱因斯坦给我们描绘的完全是一幅光的粒子性的图像。于是，在实验事实面前，人们不得不同时接受光的波动理论和光的量子理论，承认光在许多方面表现出波动性，而在另一些方面表现出粒子性。这就是所谓光的波粒二象性。
关于光的波粒二象性，回忆一下300年前光学发展初期的一段历史是很有意思的。当时，也有两个关于光的本性的学说：一是牛顿（I.Newton，1642—1727）的微粒说；二是惠更斯（C.Huygens，1629—1695）的波动说。在当时的物理学的概念里，“波”与“粒子”是截然不同的，人们从来没有见过在单一事物中同时表现出波动性与粒子性。显然，上述两种学说是势不两立的。这种经典物理学的偏见，一直延续到20世纪初。尽管光的波动理论和光的量子（粒子）理论都比牛顿、惠更斯的理论完美、深入得多，但是对于那些抱着经典偏见不放的人还是觉得不可思议。
现在，我们知道，不仅光具有波粒二象性，一切的微观粒子（像电子、质子、中子等）也都具有波粒二象性。波粒二象性是一切微观粒子（包括光子）的普遍属性。自然，我们对光的本性的这种认识只具有相对真理性，对光的认识并没有完结。随着自然科学和光学的不断发展，我们对光的本性的认识一定会更加深入、更加向前发展。今天，我们学习光学的发展史，学习关于光的本性的认识过程的历史，对于培养我们的科学的思维方法，树立科学的发展观是很有好处的。