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出版者:中国水利水电出版社

作者:张泉方

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:2002-9

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787508412146

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络原理
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• 通信原理

《现代光学导论：从基础原理到前沿应用》 本书简介 本书旨在为物理学、电子工程、材料科学等相关领域的学生和研究人员提供一套全面、深入且与时俱进的光学知识体系。我们致力于在严谨的理论基础上，融合现代光学的前沿研究进展和关键技术应用，构建起一座连接经典光学与未来光子学研究的桥梁。 第一部分：光学基础与电磁波理论 本书的开篇将扎实地回顾和深化电磁场理论在光传播中的应用。我们首先从麦克斯韦方程组出发，推导出光波的基本特性，包括平面波、球面波的解析形式及其在自由空间中的传播规律。重点解析了坡印廷矢量、能量密度和动量流，为后续的能量传输和相互作用打下坚实的物理基础。 随后，我们将深入探讨光的偏振特性。不仅涵盖了起偏器、检偏器、波片等经典元件的工作原理，还引入了琼斯矩阵和穆勒矩阵等现代工具，用于精确描述任意偏振态的变换和测量。这部分内容将详细阐述椭圆偏振的几何意义及其在液晶显示、光学传感中的应用。 第二部分：几何光学与成像系统 尽管现代光学更多关注波动性，但几何光学作为工程设计的基础仍然不可或缺。本章以费马原理为核心，系统阐述光的反射、折射定律，并基于这些原理构建起完整的成像理论。我们将详细分析透镜组（单透镜、双胶合透镜）的像差理论，包括球差、彗差、像散、场曲和色差。 为实现对高级成像系统的掌控，本书引入了优化设计和公差分析的概念。读者将学习如何使用现代光学设计软件（例如Zemax或Code V的原理性描述）来评估和修正像差，理解衍射极限对成像质量的根本制约，并探讨了变焦系统和远心系统的设计要点。 第三部分：波动光学与干涉、衍射 波动光学是理解光与物质相互作用的关键。本部分聚焦于光的叠加原理和干涉现象。我们从严格的惠更斯-菲涅耳原理出发，推导了单缝、双缝、圆孔的衍射图样。重点区分了夫琅禾费衍射（远场）和菲涅耳衍射（近场）的数学描述和物理情境。 在干涉部分，本书系统梳理了杨氏干涉、迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等经典装置。我们不仅关注于条纹的形成和测量，更深入探讨了高分辨率干涉测量技术（如傅里叶变换光谱仪）的工作机制，以及全息术的基本记录与再现原理，强调了相位信息编码的重要性。 第四部分：光与物质的相互作用 理解光与材料的相互作用是发展新材料和器件的前提。本章详细分析了光的吸收、发射和散射过程。我们引入了量子力学的基本概念，解释了原子能级跃迁、自发辐射和受激辐射的机制，这直接导向了激光物理的建立。 对于散射，本书区分了瑞利散射、米氏散射和拉曼散射。重点讨论了非线性光学效应，如倍频、和频产生以及自相位调制。通过这些讨论，读者将理解如何利用高强度激光束来操控材料的宏观光学性质，为超快光谱学和光通信奠定理论基础。 第五部分：激光原理与应用 激光因其单色性、相干性、指向性和高亮度，已成为现代科技的支柱。本书提供了一个从增益介质、粒子数反转、光学谐振腔到实际输出的完整激光器构建流程。我们详细分析了连续波（CW）和脉冲激光器的区别，并深入探讨了锁模技术（如可饱和吸收体和克尔透镜锁模）的原理，这是产生超短脉冲的关键。 在应用方面，我们将介绍当前最热门的领域，包括：激光加工（切割、焊接、打标）、精密测量（激光雷达LIDAR、干涉测距）以及生物医学成像中的共聚焦显微镜和光声成像技术。 第六部分：导波光学与光子学 随着信息技术的发展，光在介质中的引导成为核心议题。本章聚焦于光纤和集成光路。我们从平面波在界面上的条件出发，推导出光纤的数值孔径（NA）、模场直径（MFD）和截止波长等关键参数，并分析了单模光纤和多模光纤的特性差异。 针对光纤中的损耗和色散问题，本书进行了详尽的分析，包括瑞利散射、吸收损耗、模间色散和材料色散。随后，我们将视角转移到集成光路（PIC）领域，介绍波导的基本结构（脊波导、包层波导），以及光耦合器、分束器和调制器（如马赫-曾德尔调制器）的原理，为光子集成电路的设计打下基础。 第七部分：现代光学测量与传感技术 本书的最后部分关注于如何利用光学原理进行精确的测量和信息获取。除了前文提到的干涉测量，我们重点介绍了傅里叶变换光谱学在化学分析中的应用，以及椭偏仪在薄膜厚度和光学常数表征中的精确性。 在传感方面，本书将光纤布拉格光栅（FBG）作为温度和应变传感的典型案例进行深入剖析，解释了布拉格反射的物理机制及其对外部扰动的敏感性。此外，对新型光学成像技术如计算成像（如压缩传感成像）和自适应光学系统（用于大气和视网膜成像）的原理介绍，将带领读者展望光学技术在未来科研和工程中的巨大潜力。 目标读者与特色： 本书结构严谨，内容覆盖从基础物理到尖端工程的广阔范围。它不仅适用于本科高年级和研究生的专业课程，也为从事光学、光电子、精密仪器行业的工程师和科研人员提供了一本高质量的参考手册。书中包含大量精选的例题和习题，旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。我们力求用清晰、精确的语言，避免不必要的数学推导堆砌，确保读者能够聚焦于物理图像和工程实现。

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这本书的实践指导部分简直是救星！我之前在配置自己的小型局域网时总是遇到这样那样的问题，理论知识懂一些，但一到实际操作就手忙脚乱。这本书里的实验指南写得极其细致，从最初的网络拓扑规划，到线缆的选择和连接，再到IP地址的规划和子网划分，每一步都有明确的指导和截图。我跟着书中的步骤一步步操作，成功地搭建了一个功能完善的测试环境，并且排查和解决了几个之前一直困扰我的网络延迟问题。书中对常见网络故障的诊断和排除步骤也进行了详尽的阐述，特别是关于如何使用抓包工具分析流量的章节，简直是神来之笔。通过实际操作，我感觉自己对网络协议的理解不再是纸上谈兵，而是真正掌握了一门可以拿来用的技术。对于希望将理论转化为实践的读者来说，这本书的价值无可替代。

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这本书的语言风格非常亲切、朴实，读起来完全没有一般技术书籍那种枯燥乏味的感觉。作者似乎非常理解读者的困惑点，总能在关键时刻用一种非常口语化但又不失严谨的方式进行解释。比如，在讲解ARP协议时，它没有直接丢下一堆术语，而是描述了一个“邻居之间互相询问地址”的场景，一下子就让我记住了这个协议的作用。这种将复杂概念“翻译”成易懂语言的能力，极大地降低了学习的心理门槛。对于那些被传统教材吓退的读者，这本书绝对是一剂良药。它更像是一位经验丰富的工程师坐在你身边，耐心细致地为你答疑解惑，而不是一个冷冰冰的知识库在单向输出信息。这种人情味的教学方式，是很多技术著作所欠缺的。

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这本书的讲解方式简直是教科书级别的，但又比一般的教材要生动有趣得多。我特别喜欢它对核心概念的深入剖析，比如TCP/IP协议栈的每一层是如何协同工作的，作者没有停留在表面，而是深入到了数据包如何在不同层之间封装和解封装的细节。读完这部分，我对网络通信的底层逻辑有了非常清晰的认识，不再是死记硬背那些协议名称，而是真正理解了它们背后的设计思想。尤其是在讨论路由选择算法时，书中通过具体的例子和图示，将复杂的动态路由过程变得一目了然，这对于我理解大型网络架构的设计至关重要。而且，作者在介绍不同网络设备的工作原理时，也运用了很多现实世界中的类比，让那些原本抽象的技术名词变得具体可感，这大大提升了我的学习效率。对于初学者来说，这本书提供了一个非常扎实的理论基础，但即便是有一定基础的人，也能从中找到很多值得回味的深度内容。

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不得不说，这本书的作者在内容组织上展现了极高的专业素养和教学艺术。它的章节安排逻辑性极强，知识点层层递进，不会让读者感到突兀或迷失。从基础的网络介质、拓扑结构开始，稳步过渡到各种数据链路层和网络层的协议，再到传输层和服务质量（QoS）的探讨，整个阅读体验非常流畅。更让我欣赏的是，书中对新兴网络技术如SDN（软件定义网络）和云计算网络也有所涉及，虽然篇幅不长，但足以让读者对未来的网络发展方向有所预见。这种兼顾经典理论与前沿趋势的平衡把握，使得这本书的生命力得以延续。我很少看到一本技术书籍能将如此庞杂的知识体系梳理得如此清晰、有条理，让人在阅读过程中始终保持专注和求知欲。

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这本书最大的亮点或许在于其对网络安全基础知识的整合。在当今这个网络威胁无处不在的时代，仅仅了解如何搭建网络是不够的，理解如何保护它同样重要。书中用专门的篇幅详细介绍了防火墙的基本原理、VPN的构建方式，以及一些常见的网络攻击类型和相应的防御策略。作者并没有将安全部分割裂开来作为一个独立的章节，而是巧妙地将安全意识融入到每一层协议的讲解之中。例如，在介绍MAC地址和IP地址时，它会同步提及如何防范ARP欺骗。这种“安全内建”的讲解思路，让我从一开始就养成了“安全先行”的习惯。对于我这样一个希望成为全面型网络工程师的人来说，这种综合性的知识结构是极其宝贵的。

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