Quantum Optics

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出版者:Springer
作者:D.F. Walls
出品人:
页数:351
译者:
出版时间:1995-2-17
价格:USD 69.95
装帧:Paperback
isbn号码:9783540588313
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • QO
  • 量子光学
  • 光子学
  • 量子力学
  • 电磁学
  • 非线性光学
  • 腔量子电动力学
  • 量子信息
  • 量子计算
  • 原子物理
  • 光学物理
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具体描述

《光影的奇遇:物理学的探索之旅》 这本书将带领您踏上一段令人着迷的物理学探索之旅,我们将从最基础的光的本性出发,逐步深入到构成我们世界的最微观的层面。我们不再拘泥于教科书上枯燥的定义和公式,而是通过生动的故事、引人入胜的实验以及对历史科学家的精彩描绘,揭示物理学发展的脉络和智慧的闪光。 您将了解到,古人如何仰望星空,试图理解天体的运行规律,以及这些早期的观察如何为后来的科学革命奠定基础。我们会重温那些伟大的思想家,例如阿基米德如何用简单的杠杆撬动世界,牛顿如何通过棱镜解析光的奥秘。您会发现,物理学并非是遥不可及的理论,而是深深植根于我们对周围世界的观察和好奇。 本书将着重于“测量”这一核心概念,因为它是一切科学研究的基石。我们将探讨从简单的长度、质量测量,到如何测量极小的时间间隔,以及如何量化那些我们难以直接感知却又至关重要的物理量。您将学习到不同的测量工具和技术是如何随着时代的发展而演进的,它们如何帮助我们突破认知的边界。我们会通过一些经典的实验,例如卡文迪许测量地球质量的实验,让你体会到测量精度对科学发现的决定性作用。 接着,我们将目光投向“能量”这个无处不在却又极其抽象的概念。我们将从机械能和热能的转化开始,理解能量守恒定律如何成为宇宙的基本法则。你会看到能量如何在化学反应中释放,如何在发电厂中产生,以及我们如何利用它来驱动现代社会。本书会深入浅出地解释能量的各种形式,以及它们之间相互转化的复杂过程,让你对能量有一个全新的认识。 此外,我们还将涉足“电磁学”的迷人领域。从法拉第对磁场的直观理解,到麦克斯韦方程组如何以数学语言统一电和磁,再到赫兹如何证实了电磁波的存在,并最终开启了无线通信的时代。您会惊叹于这些跨越时代的洞察力,以及它们如何彻底改变了我们与世界互动的方式。我们将模拟一次从发电厂到家中的电流传输过程,让你清晰地看到电力的旅程。 本书的亮点之一在于,我们将探讨“波动”与“粒子”这两个看似矛盾的概念如何并存于光的本质之中。您将理解为何光有时表现得像粒子一样一份一份地传播,有时又表现得像波一样具有干涉和衍射的特性。我们会通过著名的双缝干涉实验,让你亲身体验这种奇妙的“波粒二象性”。这部分内容将为你打开认识微观世界的大门。 在旅程的最后,我们将简要展望物理学未来的发展方向,例如探索宇宙的奥秘,研究物质的基本构成,以及如何利用物理学原理解决人类面临的重大挑战。本书并非止步于已知的知识,而是旨在激发你对未知的好奇心,鼓励你去思考、去提问,去发现物理学中更多令人惊叹的奥秘。 《光影的奇遇:物理学的探索之旅》将是一次智慧的启迪,一次关于物质世界本质的深刻洞察。无论您是物理学的爱好者,还是对科学充满好奇的初学者,这本书都将为你带来一次难忘的学习体验,让你看到科学的力量,感受探索的乐趣。它是一扇窗,让你窥见宇宙的精妙,也是一盏灯,照亮你通往更深层次理解的道路。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书最让我感到“意外”的是它对历史和哲学的穿插叙述,这部分内容完全超出了我对一本技术性专著的期待。在讨论“光的本性”这一永恒的主题时,作者并没有简单地复述经典物理与量子物理的冲突,而是深入挖掘了不同时代科学家在面对范式转移时的心理挣扎和认识论上的转变。这使得整本书的阅读体验,从单纯的知识吸收,升华到了一场关于科学方法论的深度对话。例如,在对贝尔不等式及其实验验证的描述中,作者不仅详细解析了其数学结构,更着重强调了它如何从根本上挑战了我们对于“实在性”和“定域性”的日常直觉。这部分内容读起来,丝毫没有枯燥的说教感,反而充满了辩论的张力。我发现,许多看似是纯物理概念的讨论,背后都深深植根于哲学思辨。正是这种跨学科的视野,使得这本书不仅是物理系学生案头必备的工具书,对于所有对世界本源感到好奇的知识探索者而言,也具有不可替代的价值。它教会你如何在精确的计算与开放的想象之间找到平衡点。

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这本书的封面设计极具现代感,简约的黑白配色中融入了跳跃的蓝色光点,仿佛捕捉到了光子在真空中的一瞬。拿到手中,首先感受到的是纸张的质感,那种略带粗粝但手感温润的触感,让人很自然地想立即翻阅。我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯理论著作,但开篇的几章介绍,却以一种极其生动和富有洞察力的方式,勾勒出了宏观世界与微观量子世界之间的桥梁。作者并没有急于抛出复杂的数学公式,而是先从历史的演进、那些伟大物理学家的心路历程入手,比如普朗克对黑体辐射的困惑,爱因斯坦如何“不情愿地”接受了光量子概念。这种叙事手法非常高明,它不是简单地罗列知识点,而是在“讲故事”,让你仿佛置身于那个伟大的科学发现的时代背景之下。更令人印象深刻的是,书中对一些基础概念的阐释,比如波粒二象性,它不是用教科书式的定义草草带过,而是通过一系列精妙的思想实验,将抽象的概念具象化,让人在阅读时忍不住在脑海中进行推演。特别是对“测量问题”的探讨,作者的视角似乎更加开放和包容,既尊重哥本哈根诠释的经典地位,也温和地引入了多世界理论等更具哲学思辨性的解释,让读者在理解物理事实的同时,也能感受到科学探索的深度和广度。整体来说,这本书为那些渴望深入了解光与物质相互作用本质的爱好者,提供了一个既严谨又充满人文关怀的入口。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本所谓的“大部头”的,坦白说,我对量子力学的敬畏感多于亲近感,总觉得那些希尔伯特空间、算符和本征值是我难以企及的高岭之花。然而,这本书的行文风格,简直像是一位耐心且博学的导师在深夜的咖啡馆里与你促膝长谈。它的逻辑推进极其流畅,不是那种层层递进的硬性推导,而更像是层层剥开洋葱,每揭开一层,都有新的惊喜和更清晰的图像浮现。例如,在处理量子场论的某些初步概念时,作者巧妙地避开了繁复的拉格朗日量密度表达,而是转而使用一种基于费曼路径积分的直观图像来解释光子的产生与湮灭过程。这种“从现象到本质”的过渡,极大地缓解了初学者的焦虑感。我尤其欣赏其中关于“相干性”和“退相干性”的章节,它不仅解释了为什么我们在日常生活中看不到量子叠加态,还顺带讨论了量子计算面临的实际工程挑战。书中的插图质量非常高,不仅仅是示意图,很多图示本身就蕴含了深刻的物理意义,比如对激光腔模式的剖面图,简直是一件艺术品。读完这部分,我对于光在不同介质中的传播特性,以及如何通过精妙的结构设计来调控光束的性质,有了一种脱胎换骨的理解,那种“豁然开朗”的感觉,是很多其他专业书籍所无法给予的。

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阅读完大半,我有一个深刻的感受:这本书仿佛是为那些已经掌握了基础光学和量子力学知识,但渴望将二者融会贯通、实现“知行合一”的读者量身定做的。它对实验技术的描述尤为精湛,绝非泛泛而谈。书中对干涉测量中的噪声控制、光镊技术(Optical Tweezers)的实现细节,乃至超快激光脉冲的生成与表征,都有着近乎工程师手册般的精确度。这体现在对具体参数的引用和对实验装置布局的详细剖析上。它让你明白,理论的优美必须经过实验的千锤百炼。举例来说,在解释光在晶体中的双折射现象时,作者不仅给出了双折射率的数学描述,还配上了清晰的偏振光分解图,并进一步延伸到了非线性晶体在频率转换中的应用,展现了理论工具如何直接驱动技术创新。这种从基础原理到尖端应用、再回到原理深处的循环往复,构建了一个非常坚实的知识闭环。它不仅让你“知道”了这些概念,更让你“理解”了如何在实际操作中驾驭它们。对于任何有志于从事光电子学、量子信息等前沿研究的人来说,这本书提供的视角是极其宝贵的,它将复杂的物理现象还原成了可操作、可理解的工程模块。

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如果非要用一个词来形容阅读这本书的体验,那一定是“沉浸式”。它绝非那种可以随意翻阅几页就放下,过两天再拾起的书。你需要投入完整的心神去跟随作者的思路,因为他构建了一个非常精密且自洽的知识体系。这本书的重点似乎在于将基础的量子力学原理,无缝地嫁接到实际的光学现象和技术应用上。我发现自己对一些曾经模棱两可的概念,比如偏振的量子描述,或者光子探测器的基本工作原理,都有了全新的认识。作者在解释这些时,总是会引用最新的实验进展作为佐证,这使得全书保持了一种极强的时效性和前沿感。比如,在讨论光孤子(Solitons)的部分,书中对非线性光学效应的数学建模被处理得既严谨又不失优雅,让人在领略到数学工具的强大之余,也感受到了自然规律的内在和谐。更难得的是,书中在介绍一些高阶主题,如腔量子电动力学(Cavity QED)时,并没有将读者直接丢进那些高度抽象的方程中,而是先通过对光子在微小空间内被“囚禁”后的能级跃迁变化的生动描述,为后续的复杂理论铺垫了扎实的直觉基础。这种对读者认知负荷的体贴,使得即便是面对尖端领域,阅读过程也保持了令人愉悦的节奏感。

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