具体描述
本书共分五章：误差理论及数据处理、基本仪器的调整和使用、基本实验、磁场的测定、综合性实验、设计性实验等。
《现代光学原理与应用》 图书简介 本书旨在为物理学、光学工程、电子工程等相关专业的学生和研究人员提供一本全面、深入且与时俱进的现代光学基础理论与前沿应用教程。全书结构严谨，逻辑清晰，从经典光学的基础概念出发，逐步过渡到波动光学、量子光学乃至非线性光学等现代光学核心领域，旨在培养读者扎实的理论素养和解决实际问题的能力。 第一部分：经典光学基础与几何光学精要 本部分首先回顾了光的基本性质和电磁波理论在光传播中的应用。重点阐述了光的直线传播、反射和折射定律，并详细分析了惠更斯原理和费马原理的物理意义及其在光线追迹中的应用。 几何光学部分深入探讨了成像理论，包括透镜成像的基本原理、像差的分类与校正。我们详尽分析了球差、彗差、像散和场曲等重要像差的形成机理，并介绍了通过非球面设计和复式透镜组来优化成像质量的方法。此外，本书还专门设置了一章来讨论光束的传播与限制，包括光束的腰斑、发散角，以及斯涅尔光锥在光纤传输中的应用基础。这部分内容为后续更复杂的波动光学分析奠定了坚实的几何基础。 第二部分：波动光学：光的干涉、衍射与偏振 波动光学是理解光本质的关键。本部分从麦克斯韦方程组在介质中的解出发，建立了光的电场和磁场描述，并引入了光的相干性概念。 干涉理论： 我们详细讨论了光的叠加原理，并系统分析了杨氏双缝干涉、薄膜干涉（包括牛顿环和迈克尔逊干涉仪）的理论模型和实验测量方法。对于更精细的干涉测量，如法布里-珀罗干涉仪，我们深入探讨了其高精度的原理及其在光谱分析中的应用。 衍射理论： 衍射是光的波动性最直接的体现。本书全面覆盖了夫琅禾费衍射（单缝、圆孔、光栅）和菲涅耳衍射。对衍射光栅的色散、分辨本领进行了量化分析。特别地，本书引入了傅里叶光学的基础，阐述了透镜作为傅里叶变换器的作用，这对于理解全息术和空间滤波技术至关重要。 偏振态： 光的偏振是其横波性质的体现。我们分类讨论了自然光、部分偏振光和完全偏振光的描述方式，包括斯托克斯矢量和穆勒矩阵的应用。重点分析了线偏振、圆偏振和椭圆偏振光的产生和转换过程，详细介绍了基于波片和偏振器的偏振控制技术，并将其应用于应力分析和液晶显示技术。 第三部分：现代光学：激光与光与物质的相互作用 在掌握了经典光学基础后，本书转向了现代光学的核心——激光。 激光原理： 本部分从量子力学的角度审视光与物质的相互作用，包括吸收、自发辐射和受激辐射。详细阐述了能级结构、粒子数反转、光学谐振腔的模式特性（纵模和横模）以及阈值增益的计算。针对不同类型的激光器（如固体激光器、气体激光器、半导体激光器），分析了其工作机制和性能指标。 光与物质相互作用： 深入探讨了光在介质中的传播特性，如色散、吸收和散射。特别是对瑞利散射和米氏散射进行了详尽的数学描述和物理意义的解释。这部分内容是理解大气光学现象和遥感技术的基础。 第四部分：先进光学技术与应用 本部分聚焦于当代光学领域的前沿技术，展示了理论如何转化为强大的工程工具。 非线性光学导论： 随着高强度激光器的发展，非线性光学效应变得日益重要。本书介绍了介质的非线性极化率，并详细分析了二阶非线性过程（如频率倍增、参量下转换）和三阶非线性过程（如自聚焦、四波混频）。这些效应是实现新型光源和光通信技术的基础。 光电子与调制： 讨论了光在电子学中的应用，包括光电导效应和光伏效应。重点分析了光调制器的原理，如电光效应（Pockels效应）和声光效应，这些是高速光通信系统中的关键元件。 全息与成像技术： 全息术作为一种记录和再现光波振幅和相位信息的方法，被系统地介绍。从菲涅尔衍射积分出发，推导出全息再现的原理，并区分了透射全息图和反射全息图的特性。此外，还简要介绍了计算全息（CGH）的原理。 第五部分：光学系统设计与测量 为了将理论应用于实践，本书最后一部分着眼于光学系统的工程化设计和精密测量。 光学设计基础： 介绍了评价光学系统性能的指标，如调制传递函数（MTF）、点扩散函数（PSF）。并概述了现代光学设计流程，包括初始结构的选择、优化算法（如Zemax中的优化思想）和公差分析的重要性。 精密测量技术： 讨论了如何利用光学的干涉和衍射原理进行高精度测量。重点介绍了激光多普勒测速、相位测量干涉仪（PSI）以及基于傅里叶变换的光谱分析仪等。强调了如何通过实验手段验证理论模型并排除环境噪声。 本书的特色在于紧密结合现代工程需求，理论推导详实，配有大量的图示和例题分析，力求使读者不仅掌握光学知识，更能理解其在现代科技，如光刻技术、生物成像、信息传输等领域的实际应用深度。
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