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出版者:科学出版社发行部

作者:张建龙

出品人:

页数:138

译者:

出版时间:2008-5

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030179197

丛书系列:

图书标签:

• 机能学
• 生理学
• 实验教学
• 医学教育
• 生物学
• 科研
• 医学
• 教学参考书
• 实验方法
• 高等教育

《现代光学仪器原理与应用》 一、 概述 《现代光学仪器原理与应用》是一本深入探讨光学仪器设计、制造、性能分析以及在各个领域应用的综合性学术专著。本书旨在为光学工程、精密仪器、材料科学、生物医学工程、航空航天等领域的科研人员、工程师、研究生以及相关专业高年级本科生提供一个全面而系统的知识框架。本书不仅仅局限于理论的阐述，更强调光学仪器与实际应用的紧密结合，通过大量的案例分析和前沿技术介绍，揭示光学仪器在推动科学研究和技术进步中的关键作用。 二、 内容构成 本书的编写遵循由基础到前沿、由原理到应用的逻辑顺序，共分为十一章，每章都力求深入浅出，结构严谨，内容充实。 第一章 基础光学与成像理论 本章作为全书的基石，系统回顾了几何光学、物理光学以及衍射理论中的核心概念。详细讲解了光的传播、反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本现象，并以此为基础，深入剖析了理想成像模型，如高斯成像，以及实际成像中常见的像差，包括球差、像散、彗差、场曲和畸变等。通过对这些基础理论的透彻理解，读者能够为后续理解复杂光学仪器的设计原理打下坚实基础。本章还将介绍现代光学系统设计中的关键参数，如数值孔径、分辨率、景深等，并探讨它们对成像质量的影响。 第二章 光学元件的设计与制造 本章聚焦于构成光学仪器的基本单元——光学元件。详细介绍了各种类型的光学元件，如透镜（球面透镜、非球面透镜）、反射镜（平面镜、曲面镜）、棱镜、滤光片、分束器等的设计原理。重点阐述了基于像差理论和优化算法的光学元件设计方法，并对现代非球面元件的设计技术进行了深入探讨。此外，本章还将介绍光学元件的制造工艺，包括精密磨削、抛光、镀膜等技术，以及质量控制的重要性。对材料选择、表面粗糙度、形面精度等关键制造指标的分析，将帮助读者理解光学元件的性能如何受到制造过程的影响。 第三章 光学系统的设计与优化 本章将前面两章的基础知识融会贯通，重点讲解复杂光学系统的设计方法。从单透镜系统到多元素镜头系统，详细介绍了光学系统设计的基本流程，包括需求分析、初步设计、像差校正和系统优化。本书将深入介绍光学设计软件（如Zemax, Code V等）的使用方法和优化策略，通过实际案例演示如何利用这些工具进行镜头设计和性能评估。本章还将讨论特殊光学系统的设计，如变焦系统、显微系统、望远系统等，并介绍其设计中的挑战与解决方案。 第四章 光学检测技术与仪器 光学仪器的性能评价离不开精确的检测手段。本章系统介绍了光学性能检测的基本原理和常用方法，包括干涉测量法、衍射测量法、散斑干涉法等。详细讲解了各种检测仪器的结构与工作原理，如干涉仪、轮廓仪、波前传感器、MTF测试仪等。同时，本章还将介绍光学元件和组件的表面形貌、曲率半径、表面粗糙度、透光率、反射率等关键参数的测量方法，以及系统整体成像质量的评价指标。 第五章 光源与探测器 光源和探测器是光学系统的“眼睛”和“大脑”。本章详细介绍了各种类型的光源，包括白炽灯、荧光灯、LED、激光器（气体激光器、固体激光器、半导体激光器）等，并分析了它们的光谱特性、相干性、亮度等参数。同时，本章深入探讨了各种光电探测器，如光电二极管、光电倍增管、CCD、CMOS图像传感器、红外探测器等，分析了它们的响应速度、灵敏度、量子效率、噪声特性等性能指标。本章还将讨论光源与探测器的匹配问题，以及如何根据应用需求选择合适的光源和探测器。 第六章 光学显微技术 显微镜作为观察微观世界的重要工具，其发展深刻地影响了科学研究。本章详细介绍了不同类型光学显微镜的原理与应用，包括明场显微镜、暗场显微镜、相差显微镜、微分干涉相衬显微镜（DIC）、荧光显微镜、共聚焦显微镜以及超分辨显微镜等。重点讲解了每种显微镜的核心光学设计理念、成像机制以及它们在生物学、材料学等领域的具体应用。对现代高分辨率成像技术（如STED, PALM, STORM等）的介绍，将使读者了解光学显微技术的最新前沿。 第七章 光学成像与光谱分析仪器 本章关注于利用光学原理进行成像和光谱信息获取的仪器。详细介绍了相机镜头设计中的关键技术，如广角镜头、长焦镜头、微距镜头的设计要点。同时，本章还深入探讨了各种光谱分析仪器，包括棱镜光谱仪、光栅光谱仪、傅里叶变换光谱仪（FTIR）、多通道光谱仪等，分析了它们的结构、分辨率、灵敏度等关键指标，以及在化学分析、环境监测、天文学等领域的广泛应用。 第八章 激光技术及其应用 激光作为一种高度集成的光，在现代科技中扮演着举足轻重的角色。本章详细介绍了各种激光器的基本工作原理，包括光放大、谐振腔、增益介质等。重点讲解了不同类型激光器（如Nd:YAG激光器、CO2激光器、光纤激光器、飞秒激光器等）的特性及其在材料加工、医疗美容、通信、测量等领域的应用。本章还将介绍非线性光学现象以及相关的激光技术，如倍频、参量振荡等。 第九章 光学计量与传感技术 光学在精密测量和传感领域具有得天独厚的优势。本章深入探讨了光学干涉、光栅尺、激光测距、陀螺仪、加速度计等光学计量与传感技术。详细介绍了这些技术在工业生产、导航定位、航空航天、精密加工等领域的应用实例。本章还将讨论基于光纤的光学传感器，以及它们在环境监测、健康监测等方面的潜力。 第十章 光学在生物医学工程中的应用 生物医学领域是光学技术的重要应用舞台。本章详细介绍了光学成像技术在医学诊断中的应用，如内窥镜、OCT（光学相干断层成像）、PET-MRI融合成像等。同时，本章还探讨了激光在医疗治疗中的应用，如激光手术、光动力疗法等。对生物显微成像技术在生命科学研究中的作用也将进行深入阐述。 第十一章 光学系统集成与前沿技术展望 本章旨在将前面章节的知识进行整合，并对光学技术的发展趋势进行展望。探讨了光学系统集成中的挑战，如光学与电子、机械等学科的交叉融合。最后，本章将介绍一些前沿的光学技术，如超材料、光子晶体、量子光学、人工智能在光学设计中的应用等，为读者提供对未来光学发展方向的深刻洞察。 三、 编写特色 理论与实践紧密结合： 本书不仅讲解了深厚的理论基础，更注重理论在实际光学仪器设计与应用中的体现，通过丰富的案例分析，增强了读者的实践能力。 内容全面系统： 涵盖了从基础光学到前沿技术，从光学元件到复杂系统，从原理到应用的各个方面，力求为读者提供一个完整的知识体系。 语言严谨易懂： 采用清晰、准确的学术语言，同时辅以图示和表格，力求做到深入浅出，便于不同背景的读者理解。 突出前沿性： 及时引入了近年来光学领域最新的发展动态和技术突破，特别是超分辨成像、人工智能辅助设计等内容，具有较强的时效性。 强调交叉学科： 关注光学与其他学科（如材料科学、电子工程、计算机科学、生物医学工程等）的交叉融合，展现光学在多学科领域中的重要作用。 四、 适用读者 本书高度适用于： 高等院校光学工程、精密仪器、物理学、电子工程、生物医学工程等专业的本科生和研究生。 从事光学仪器研发、设计、制造、应用及相关技术推广的科研人员和工程师。 对光学技术及其在现代科技中的应用感兴趣的读者。 五、 结语 《现代光学仪器原理与应用》不仅是一本教科书，更是一份对光学世界探索的指南。希望通过本书，读者能够深刻理解光学仪器的奥秘，掌握现代光学技术的精髓，并在各自的领域中，用光学这把“慧眼”，洞察未知，创造未来。

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坦白说，一开始我被这本书厚重的篇幅吓到了，担心内容会过于冗长拖沓。但随着阅读的深入，我发现这种“厚度”恰恰源于其内容的丰富性和全面性。它似乎囊括了该领域从起源到前沿的所有重要分支，而且在处理那些相互关联、容易混淆的概念时，作者采用了非常清晰的对比和区分方法。书中大量的附录和索引设计也体现了极高的可访问性，当我需要快速查找特定公式或术语时，总能非常高效地定位，这对于后期作为参考手册使用时的便利性至关重要。它不是那种读完一遍就束之高阁的书，而是会成为我书架上那种需要随时伸手可取的“案头必备”。它的价值不在于一时的阅读满足感，而在于其作为长期知识伙伴的可靠性。

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这本书的语言风格非常独特，它既有理工科的严谨逻辑，又带着一种令人惊喜的哲学思辨色彩。作者在论述过程中，时不时会跳出具体的实验步骤，探讨这项研究对于人类认知边界的拓展意味着什么，或者它对现有理论框架带来的冲击。这种跨学科的宏大视角，让原本专注于微观操作的我，开始思考更广阔的图景。它的用词精炼，措辞精准，很少出现那种为了凑字数而堆砌的空洞形容词。相反，每一个词语的选择都仿佛经过了反复的锤炼，准确地卡在了最需要表达的位置上。阅读体验下来，感觉不仅是获取了专业技能，更像是进行了一次智力上的精神按摩，它启发了我从不同的维度去审视问题，这种思维层面的提升远超出了预期的收获。

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我发现这本书在理论深度和实践广度之间找到了一个近乎完美的平衡点，这一点非常难得。很多专业书籍要么过于侧重抽象的数学推导，使得读者脱离了实际应用场景，要么就是过于注重操作指南，导致对底层原理的理解停留在表面。但这本书却巧妙地将两者结合起来，每一个重要的理论模型后面，紧跟着的就是它在真实世界中的应用案例和限制条件。这种双轨并行的结构，极大地锻炼了读者的批判性思维——你不仅知道“怎么做”，更重要的是理解“为什么是这样做的”。书中对实验设计中各种变量控制的细致讨论，尤其体现了作者深厚的实践功底，很多细节是教科书里不会轻易提及的“潜规则”，但它们恰恰是决定实验成败的关键。对于想真正将知识转化为生产力的人来说，这种务实的态度是无价之宝。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种沉稳的墨绿色封皮配上手工烫金的书名，透着一股老派学者的严谨与匠心。初捧在手，那种纸张的质感就非常到位，略带纹理的纸张，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这不是一本轻薄的快餐读物，而是需要时间去细细品味的智力投入。内页的排版也十分考究，字体选择既兼顾了阅读的舒适度，又保持了学术书籍应有的庄重感。我尤其欣赏它在图表处理上的用心，那些复杂的流程图和结构示意图，线条清晰、逻辑分明，即便是初学者也能很快抓住核心概念，这在很多同类专业书籍中是很难得的。它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，体现了出版方对知识载体的尊重。每次翻开它，都会有一种仪式感，仿佛自己即将踏入一个精密而有序的科学世界，这种视觉和触觉上的愉悦体验，极大地提升了我阅读的动力和心情。

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这本书的叙事节奏把握得非常高妙，它不像有些教材那样，一上来就抛出大量晦涩难懂的理论公式，而是采取了一种循序渐进、润物细无声的引导方式。作者似乎深谙读者的学习曲线，总能在关键节点插入恰到好处的案例分析或者历史渊源的探讨，使得那些原本枯燥的原理变得鲜活起来。例如，在介绍某项基础技术的发展历程时，作者没有直接给出最终结论，而是通过描述早期研究者遇到的瓶颈和突破，让读者仿佛身临其境地体验了科学发现的艰辛与乐趣。这种“讲故事”的叙事手法，极大地降低了知识的入门门槛，让对该领域不太熟悉的读者也能保持高昂的兴趣。它更像是一位经验丰富的导师，在你迷茫时轻轻推一把，在你需要激励时给出恰当的鼓励，而不是一个冷冰冰的知识堆砌者。

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