电磁场与电磁波 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:陕西西安交通大学

作者:冯恩信

出品人:

页数:379

译者:

出版时间:2005-9

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787560520384

丛书系列:

图书标签:

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现代光学导论 内容简介 本书旨在为物理、工程技术及相关专业的学生提供一套全面而深入的现代光学基础知识体系。本书内容涵盖经典光学理论的精髓，并逐步引入量子光学的前沿概念，构建起连接宏观电磁波现象与微观光子行为的知识桥梁。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保持理论深度和广度的同时，兼顾清晰的阐述和直观的物理图像。 第一部分：几何光学与成像理论（The Foundations of Ray Optics） 本部分首先从几何光学的基础出发，探讨光的直线传播、反射和折射定律。我们将详细分析费马原理（Fermat’s Principle）在光线传播路径确定中的核心作用，并建立起描述光线与界面相互作用的数学模型。 重点内容包括： 成像系统分析： 对单透镜和多镜组系统进行详细的几何光线追迹分析。引入傍轴近似（Paraxial Approximation），推导出眼睛（Eye）、物镜（Objective）和目镜（Eyepiece）等基本光学元件的参数，如焦距、数值孔径（Numerical Aperture, NA）和放大率。 像差理论（Aberration Theory）： 深入探讨理想几何光学模型在实际应用中的局限性。详细分析五种主要的一阶和二阶几何像差：球差（Spherical Aberration）、彗差（Coma）、像散（Astigmatism）、场曲（Field Curvature）和畸变（Distortion）。通过引入唐纳德-哈里森（Donald-Harrison）或海德尔（Haidar）的像差函数表达形式，阐释如何通过优化镜片设计来校正这些缺陷，尤其关注消色差和复消色差系统的设计原理。 光瞳与光束控制： 讨论光瞳（Aperture Stop）、入瞳（Entrance Pupil）和出瞳（Exit Pupil）的概念，它们如何限制进入系统的光线范围，并决定系统的亮度（如F数）。分析光阑在控制景深（Depth of Field）和像差中的关键作用。 第二部分：波动光学与干涉现象（Wave Optics and Interference） 本部分将视光为电磁波，从波动性的角度重新审视光的传播规律。我们引入波动方程的解，并专注于光的叠加原理。 惠更斯-菲涅耳原理（Huygens-Fresnel Principle）： 阐述该原理如何作为连接几何光学和波动光学的基础。详细推导菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的数学表达式，重点分析了单缝、圆孔和双缝的强度分布。 干涉理论： 深入分析相干光源和非相干光源的概念。详细解析杨氏双缝干涉的定量描述，包括条纹宽度、对比度和可见度。随后，扩展到更高阶的干涉系统，如迈克尔逊干涉仪（Michelson Interferometer）和马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer），展示它们在测量学中的应用，如精确测量波长和折射率的变化。 薄膜光学： 讨论光在介质界面上的反射和透射的菲涅耳公式（Fresnel Equations）。分析反射系数和透射系数与入射角、偏振态的关系。详细讲解多层薄膜干涉现象，包括增透膜（Anti-Reflection Coatings）和反射增亮膜（High-Reflectivity Coatings）的设计原理，强调相位匹配的重要性。 第三部分：衍射与光栅（Diffraction and Grating Theory） 本部分聚焦于光波绕过障碍物或通过孔径时发生的偏离直线传播的现象。 夫琅禾费衍射的严格处理： 利用傅里叶变换（Fourier Transform）将衍射问题转化为空间频率域的分析。详细推导圆孔衍射（艾里斑，Airy Pattern）和多缝光栅的强度分布，建立起衍射强度与孔径函数（Pupil Function）傅里叶变换之间的关系。 光栅理论与光谱： 深入分析平面反射光栅和透射光栅的工作原理。推导光栅方程，探讨其色散能力（Dispersion）和分辨本领（Resolving Power）。对比光栅与棱镜在光谱分离中的优缺点，并介绍全息光栅（Holographic Gratings）的基本概念。 衍射极限与分辨率： 结合瑞利判据（Rayleigh Criterion）和衍射理论，确定光学系统的极限分辨率，解释为什么高数值孔径和短波长有利于提高分辨率。 第四部分：光的偏振与散射（Polarization and Scattering） 本部分深入探讨光的横波性质，以及光与物质相互作用时偏振态的改变。 偏振态描述： 采用琼斯矩阵（Jones Calculus）和穆勒矩阵（Mueller Calculus）对光的线偏振、圆偏振和椭圆偏振态进行精确数学描述。分析通过波片（Wave Plates）和偏振片（Polarizers）后的偏振态变化。 布儒斯特角与菲涅耳公式的极值点： 详细分析光在不同介质界面上的反射偏振特性，特别关注布儒斯特角（Brewster's Angle）现象。 散射理论： 介绍瑞利散射（Rayleigh Scattering）的基本模型，解释天空呈蓝色的物理机制。引入米氏散射（Mie Scattering）的概念，用于描述光粒径与波长接近或更大的颗粒（如云或烟雾）的散射行为。 第五部分：导光系统与现代应用基础（Waveguides and Modern Applications） 本部分将理论知识应用于实际的导光结构，并为进入更深入的量子光学打下基础。 导波理论： 采用波动方程的边界条件求解方法，分析平面波导和圆波导（如光纤）的模式（Modes）。详细讨论全内反射（Total Internal Reflection）在光纤通信中的作用，区分单模（Single-mode）和多模（Multi-mode）光纤的特性和色散问题。 光的传播介质： 探讨介质的色散关系，区分正常色散和反常色散区域。引入群速度（Group Velocity）和相速度（Phase Velocity）的概念，并分析它们在脉冲信号传输中的重要性。 非线性光学初步： 概述光与物质相互作用的非线性效应，如频率转换（Second Harmonic Generation, SHG）。简要介绍光在强场作用下材料折射率随光强变化的克尔效应（Kerr Effect）。 本书的叙述风格注重概念的清晰和数学推导的完备性，并通过丰富的图示和实际应用案例，帮助读者建立对光的波动本质和应用潜力的深刻理解。

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然而，我必须指出，对于那些希望快速掌握工程应用的学生来说，这本书的索引和术语表部分做得相当不到位。当你需要快速回顾某个特定概念，比如“法拉第笼”的具体数学描述，或者“史密斯圆图”的使用前提条件时，你很难在厚厚的一本书中迅速定位。每次我需要回顾某个知识点时，都得像无头苍蝇一样在章节之间来回翻找，耗费了不少宝贵时间。如果编者能在书的后半部分加入一个详尽的、按字母顺序排列的专业术语对照表，并注明它们在书中的首次出现页码，那将会是极大的便利。毕竟，作为一本经典的参考书，它不仅仅是用来“学一遍”的，更是用来“随时查阅”的工具书。现在这个状态，让它在作为工具书的效率上大打折扣，着实令人感到一丝不便。

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这本《电磁场与电磁波》真是让我又爱又恨，爱的是它对基础理论的阐述深入且严谨，每个公式的推导都像是精心设计的迷宫，引导你一步步走向真理的殿堂。我记得刚接触麦克斯韦方程组那会儿，简直是一头雾水，感觉那些偏微分方程像天书一样难以捉摸。但这本书的作者显然深谙“循序渐进”的教学之道，他们没有直接抛出最复杂的积分形式，而是先从更直观的矢量分析入手，用大量生动的类比来解释电场、磁场、位移电流这些抽象概念是如何相互作用、共同构筑起整个电磁世界的。书中的插图虽然不算顶尖华丽，但绝对是功能性的典范，每一张图都精准地标注了向量的方向和物理意义，尤其是在讲解坡印廷矢量和边界条件时，那几张剖面图简直是点睛之笔，让原本模糊不清的空间关系瞬间变得清晰可见。我花了整整一个周末，才把第三章关于平面电磁波在无损均匀介质中传播的部分啃下来，那种豁然开朗的感觉，不亚于解开了一个困扰许久的数学难题，绝对是为那些真正想吃透物理本质的理工科学生量身定做的“硬菜”。

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说实话，这本书的理论深度毋庸置疑，但作为一本教科书，它的“实战性”和“可读性”之间似乎存在着微妙的张力。我感觉作者们更偏向于构建一个完美的理论体系，而不是迎合初学者的学习习惯。很多章节的例题，虽然严格意义上属于应用，但其难度系数已经快赶上一些专业研究生级别的习题了。例如，关于波导传输线的那几节，作者直接跳到了TE和TM模式的求解，中间省略了大量的细节铺垫，我不得不翻阅好几本参考书，甚至去网上找一些更偏向工程应用的教程来辅助理解。这种“高起点”的叙述方式，对于那些已经有扎实微积分和线性代数基础的学生来说，或许是一种挑战；但对于像我这样，需要通过大量具体案例来固化抽象概念的学习者而言，就显得有些“冷峻”了。我期待看到更多与现代技术，比如射频识别（RFID）或微波器件设计相关的贴近实际的算例，而不是纯粹的理论证明，那样会大大增强我们对知识应用价值的感知。

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这本书的排版和装帧，坦白说，有些过于“复古”了。我购买的是最新修订版，但打开书页时，那种厚重的纸张和略显陈旧的字体风格，让人感觉仿佛回到了上世纪八十年代的实验室。这本身倒不是一个致命的缺点，毕竟内容为王，但长时间盯着那些密集的公式和密集的文字描述，眼睛确实很容易感到疲劳。尤其是当涉及到复杂的矢量代数和坐标变换时，如果能采用更现代的排版方式，比如将关键公式用醒目的颜色或边框突出显示，或者在关键概念旁边配上一些现代化的示意图（比如用三维渲染图来展示电磁场的空间分布），学习体验一定会提升好几个档次。现在的版本，给我的感觉是，作者们花99%的精力打磨了理论内核，却只用了1%的精力来考虑读者的阅读感受，这在信息爆炸的今天，算是一个小小的遗憾。

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我特别欣赏书中对“场”这个概念的哲学思考。不同于很多只关注“公式求解”的教材，这本书在开篇和结尾部分，花了不少篇幅来探讨电磁场作为一种基本物理实体的本质。它不只是告诉你 $mathbf{E} = - abla V$，而是引导你思考，为什么这个场在空间中是连续的，它如何在真空里以有限速度传播，以及这种传播如何体现了自然界的因果律。这种宏观的、带有深刻物理洞察力的叙述，极大地拔高了整本书的格调。它让我不再把电磁学仅仅看作是一门计算技术，而更像是一门关于宇宙基本运动规律的“艺术”。正是这些超越计算层面的讨论，使得我在复习基础时，能够保持极高的学习热情，因为我知道我正在探究的是自然界最深层的奥秘之一，而不是简单地为了通过考试而记忆一堆方程式。

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冯恩信写的时候怕不是用了维吉尼亚码加密再跳频双射最后调了个幅吧！ztmsrddm，dccwrlndy

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经典专业课，考试必备。

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