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出版者:外文出版社

作者:(英)瓦莱丽.伊美沃斯

出品人:

页数:544

译者:

出版时间:1996-12

价格:19.60元

装帧:平装

isbn号码:9787119018928

丛书系列:

图书标签:

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经典光学原理与现代应用：一部深入浅出的光科学手册 本书旨在为物理学、工程学以及相关领域的学习者和专业人士提供一部全面、深入且极具实用价值的光学基础理论与应用指南。内容涵盖了从基础的光的本质到尖端的光学技术，结构严谨，论述清晰，旨在帮助读者构建坚实的理论框架并掌握解决实际问题的能力。 第一部分：光学的基石——电磁波理论与几何光学 本部分将光视为一种电磁现象进行深入探讨，并逐步过渡到经典的光线模型。 第一章：电磁波理论基础 我们将从麦克斯韦方程组出发，详细推导光在真空和介质中的传播规律。重点解析电场、磁场与光波矢量之间的关系，包括坡印廷矢量（Poynting Vector）及其在描述光能流中的关键作用。内容深入阐述了光的横波性质、偏振态（包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振）的数学描述，并通过琼斯矩阵（Jones Matrix）和穆勒矩阵（Mueller Matrix）展示如何量化和分析复杂偏振态。本章还涉及光在不同介质界面上的传播特性，包括反射和折射的菲涅耳公式（Fresnel Equations）的详细推导及其在特定入射角（如布鲁斯特角）下的物理意义。 第二章：几何光学与成像系统 几何光学是理解日常光学现象和设计简单成像系统的基础。本章系统回顾了费马原理（Fermat's Principle），并基于此原理推导了光的直线传播、反射定律和折射定律。随后，将焦点置于成像系统的构建： 平面与球面反射镜： 详细分析了平面镜和球面镜（凹面镜与凸面镜）的成像规律，包括实像、虚像的形成，以及如何利用高斯公式（或称镜面公式）确定像距、物距和焦距。 透镜系统： 深入探讨了薄透镜的成像特性，引入了焦距、焦平面、主平面等关键概念。通过光线追迹法，演示了如何构造复杂的光路图。对于多透镜系统，我们将讲解如何应用矩阵光学方法（如 ABCD 矩阵）来系统地分析光束在复杂系统中的传播和变换，这为理解现代光学系统设计提供了强大的数学工具。 像差分析： 几何光学的一个重要局限是无法完全消除像差。本章详尽分析了主要的几何像差，包括球差（Spherical Aberration）、彗差（Coma）、像散（Astigmatism）、场曲（Field Curvature）和畸变（Distortion），并探讨了如何通过组合不同曲率的透镜或使用非球面元件来校正这些缺陷。 --- 第二部分：波动光学与干涉衍射 本部分将回归光的波动本质，探讨光的叠加原理在干涉和衍射现象中的体现，这是理解光学分辨率和信息处理的关键。 第三章：光的干涉现象 干涉是光波叠加的必然结果。本章系统地分类和分析了干涉的类型： 分波面干涉与振幅分割干涉： 对比分析了杨氏双缝干涉（Young's Double Slit Experiment）的理论模型，推导了明纹和暗纹的条件，并解释了可见性（Visibility）的概念。 薄膜干涉： 详细分析了肥皂泡、油膜等现象中由光在薄膜上下表面反射叠加产生的颜色效应。引入了反射系数和透射系数的相位变化。 迈克尔逊干涉仪： 作为一种重要的测量工具，我们对其结构、工作原理、产生干涉条纹的条件进行了细致的讲解，并展示了如何利用它来测量光波长、折射率变化以及进行傅里叶变换光谱学（Fourier Transform Spectroscopy, FTS）的基础应用。 第四章：光的衍射与偏振的深入研究 衍射现象揭示了光波绕过障碍物边缘时传播路径的偏离。 夫琅禾费衍射（Fraunhofer Diffraction）： 分析了单缝、双缝以及圆孔（如望远镜物镜）的衍射图样。特别强调了单缝衍射图样中主极大旁瓣强度的快速衰减特性。 光栅（Diffraction Gratings）： 深入探讨了刻线光栅的原理及其在光谱分析中的应用，包括其色散率和分辨本领的计算。 光的偏振与散射： 回顾了基于波动的偏振产生机制，如通过吸收、反射和散射产生的偏振。详细解析了瑞利散射（Rayleigh Scattering）在天空颜色的形成中的作用，并讨论了米氏散射（Mie Scattering）在雾和云现象中的应用。 --- 第三部分：现代光学：激光与光电子学 本部分将目光投向20世纪以来发展的核心光学技术，特别是激光器的原理及其在各个领域的突破性应用。 第五章：激光器的原理与特性 激光（LASER）作为一种相干、单色、高度准直的光源，是现代科学的基石。 量子力学基础： 简要回顾了爱因斯坦的自发辐射、受激吸收与受激辐射的概念，这是激光工作的物理前提。 激光器结构： 详细描述了激光器的三个基本组成部分：增益介质、泵浦源和光学谐振腔。讲解了粒子数反转（Population Inversion）的实现方式。 关键参数： 阐述了阈值增益、光束发散角、单纵模和多纵模运行的差异，以及激光安全的重要性。 第六章：光与物质的相互作用及光电子器件 本章聚焦于光信号的产生、传输、调制和探测。 光纤通信基础： 探讨了全内反射在光纤中实现光信号传输的原理。分析了光纤中的损耗（吸收与散射）以及色散（模间色散与材料色散）对信号带宽的限制。 光电探测器： 介绍了光敏电阻、光电二极管（PIN Diode）和雪崩光电二极管（APD）的工作原理，重点在于量子效率和响应速度的权衡。 调制技术： 讨论了如何利用电光效应（Electro-Optic Effect）和声光效应（Acousto-Optic Effect）对光载波进行高速调制，为现代光通信奠定基础。 全书的组织遵循从宏观到微观、从经典到现代的逻辑递进，确保了知识体系的连贯性与完整性。书中配有大量的示意图、实例分析和习题，旨在将抽象的物理概念转化为可操作的工程设计思维。

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这本书的装帧设计得相当别致，封面那种磨砂质感，拿在手里沉甸甸的，让人感觉很专业。内页的纸张选择也十分考究，不是那种廉价的反光纸，印刷的文字清晰锐利，即便是那些复杂的公式和图表，也能看得一清二楚，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。我尤其欣赏它在排版上的用心，每一个词条的开头都有一个清晰的标题标识，而且关键术语会用粗体或斜体突出显示，这对于快速查阅资料简直是太友善了。要知道，一本工具书的价值，很大程度上体现在它能否让人在需要时迅速找到答案。我之前翻阅过一些同类型的词典，很多时候为了节省空间，把内容挤得密密麻麻，查找起来就像在迷宫里绕圈。但这本书完全没有这个问题，它在保证信息密度的同时，完美地平衡了可读性和易用性，这背后肯定投入了大量的编辑智慧和设计心血。这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，让人愿意把它摆在书架最显眼的位置，时不时地拿出来翻阅把玩一番。

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从编辑和校对的角度来看，这本书的严谨程度达到了令人肃然起敬的水平。我是一个比较喜欢吹毛求疵的读者，通常在阅读大型参考资料时，总能找到一些细微的笔误或者术语使用上的不一致。但在这本词典中，我几乎找不到任何可以诟病的地方。特别是在涉及到数学符号和单位转换的部分，其准确性让人感到踏实。很多时候，一个不准确的下标或者错误的指数，就能彻底毁掉一个概念的解释。这本书在处理这些细节时表现出的近乎偏执的准确性，体现了编纂团队对物理学这门学科发自内心的尊重。它不是一份草稿，而是一份可以被当作权威参考来引用的文本。这种质量的保证，让读者在引用或依赖书中的信息时，可以完全放下对准确性的担忧，专心致力于理解内容本身，这一点，对于严肃的学术参考资料来说，是最核心的价值所在。

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我得说，这本书在收录的广度上令人印象深刻，它真的做到了“包罗万象”。我随机抽取了几个字母下的词条进行检验，从基础的牛顿力学分支，到那些听起来像是科幻小说的前沿理论，比如弦理论或者黑洞物理，几乎无所不挂漏。更难能可贵的是，它对于一些跨学科的概念处理得非常到位，比如涉及到材料科学或者更偏向工程学的术语，它都能提供一个精准的物理学锚点。很多专业词典为了保持“纯粹性”，会刻意避开这些边缘地带，但正是这些边缘地带，才构成了现代科学研究的实际操作层面。这本书显然不满足于停留在教科书的层面，它更像是一个桥梁，连接着理论物理和实际应用。我甚至发现了一些我以前在专业期刊上才会遇到的缩写和术语，它们在这里都有明确的解释，这对于我这样需要追踪领域发展的人来说，无疑是节省了大量时间去交叉比对和搜索其他资料。

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这本书的实用性，简直超出了我作为一名非专业人士的预期。我原本以为这种“词典”级别的书籍，内容会过于晦涩和学术化，可能需要我具备相当的物理学背景才能勉强看懂。然而，我惊喜地发现，即便是对于那些我平日里听闻过但从未深入了解的概念，比如“量子纠缠”或者“洛伦兹变换”，它提供的解释也做到了出奇的清晰和直观。作者似乎非常懂得如何用最少的语言，搭建起一个最坚实的理解框架。它不是简单地罗列定义，而是巧妙地将相关的背景知识、历史发展，甚至是它在现代科学中的应用都穿插其中，让读者在学习一个新名词的同时，能对其“前世今生”有一个立体的认识。我试着用它来验证我最近在网络上看到的一些物理学新闻，发现它提供的背景信息总是能让我迅速跟上话题，不再是那种“听起来很厉害，但完全不知道在讲什么”的窘境。这种教育的温度，在冷冰冰的科学著作中是难能可贵的。

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这本书的价值远超出了一个单纯的“查字典”的范畴，它更像是一部浓缩的现代物理学简史和概念地图。我特别喜欢其中一些历史背景的补充说明，它不仅仅告诉我“X定律是什么”，更会告诉我“是谁在什么背景下提出了这个定律，它解决了当时什么样的问题”。这种叙事性的介入，极大地丰富了知识的维度，让冰冷的公式背后有了人情味和历史的厚重感。对于初学者来说，这有助于建立一个更宏观的知识框架，避免了陷入对单个概念的死记硬背；对于资深人士而言，这提供了一个很好的回顾和梳理复杂知识体系的视角。我甚至发现，仅仅是按照字母顺序随意翻阅几个词条，就能在不同领域之间建立起奇妙的联系，像是走在一条精心设计的知识迷宫里，每一步都能发现新的风景。它真正做到了，将一个庞大而复杂的科学领域，以一种高度集成、随时可取用的形态呈现出来，这份努力令人赞叹。

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