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出版者:机械工业出版社

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页数:0

译者:

出版时间:2001-7-1

价格:15

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isbn号码:9787111026655

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现代光学工程基础 一、本书概述与定位 《现代光学工程基础》是一部面向光电技术、信息科学、精密机械等领域本科生、研究生以及相关工程技术人员的专业教材与参考书。本书旨在系统阐述现代光学系统的设计、分析与实现所必需的基础理论、关键技术和工程实践。全书内容紧密结合当前光电子技术、微纳加工、成像系统集成等前沿热点，力求在理论深度与工程实用性之间找到最佳平衡点。 本书的编写遵循从基础原理到复杂系统集成的逻辑递进顺序，内容涵盖了经典光学、物理光学、几何光学在现代工程中的应用，并重点突破了衍射光学、非球面光学设计、光纤光学传输、激光与物质相互作用等核心模块。 二、核心章节内容详述 第一部分：光学基础与几何光学扩展 (Fundamental Optics and Advanced Geometrical Optics) 第1章：光的波动性与电磁场理论基础 本章回顾并深化了光作为电磁波的基本属性，重点讲解麦克斯韦方程组在介质中的应用，特别是光波在各向异性介质中的传播特性。内容包括偏振态的数学描述（琼斯矢量、穆勒矩阵），布儒斯特角、菲涅尔公式的推导与实际应用。不同于传统教材对基本方程的简单罗列，本章着重于如何利用这些矢量理论来分析和设计偏振元件（如波片、偏振分束器）在精密测量系统中的作用。 第2章：成像系统中的像差理论与优化 几何光学是光学设计的基石。本章不仅涵盖了宋氏（Seidel）五大像差的详细推导，还深入探讨了更高阶像差（如慧差、场曲、畸变在高阶的展开）对成像质量的影响。重点内容包括： 像差的量化描述： 使用波前像差函数（Wavefront Aberration Function）和Zernike多项式对复杂像差进行正交分解和系数分析。 MTF与像质评价： 引入调制传递函数（MTF）作为客观评价成像系统性能的核心指标，讲解了MTF的几何光学近似与衍射光学修正。 非球面镜面设计原理： 详细分析了引入非球面校正像差的数学模型，以及如何利用非球面将多种低阶像差耦合校正。 第二部分：物理光学与衍射理论 (Physical Optics and Diffraction Theory) 第3章：夫琅禾费衍射与傅里叶光学 本章是连接几何光学和物理光学的桥梁。重点阐述了衍射现象的本质，并将其应用于光学系统的频率域分析。 光瞳函数与角谱传播： 详细介绍孔径对光场的影响，利用角谱理论描述光场在自由空间中的精确传播，克服了基于傍轴近似的波动光学方法的局限性。 傅里叶变换在成像中的作用： 阐释了光学系统作为傅里叶变换器的原理，分析了光瞳函数对物体频谱的调制过程。这是理解相干成像、滤波和全息术的基础。 第4章：衍射光学元件设计与制造 现代光学系统大量依赖于衍射元件（DOE）来替代传统的折射或反射元件。本章聚焦于如何设计具有特定功能的光学元件： 相位型DOE设计： 重点介绍基于菲涅耳衍射和傅里叶变换的DOE设计方法，如迭代算法（Iterative Fourier Transform Algorithm, IFA）和混合相位法。 微纳结构光学（Meta-optics）： 探讨亚波长结构（如超表面）实现对光波相位和振幅的精确控制，及其在光束整形、极化控制中的新兴应用。 第三部分：先进光学系统与工程实现 (Advanced Optical Systems and Engineering Implementation) 第5章：光纤光学与集成光路 本部分关注光能的传输与导引技术，是现代通信、传感和微系统集成的核心。 导波理论： 深入分析平面波导和圆波导（光纤）中的本征模态（TE/TM模态），计算有效折射率、模场直径（MFD）和截止波长。 非线性光纤效应： 介绍光纤中的自相位调制（SPM）、交叉相位调制（XPM）及受激拉曼/布里渊散射，这些是超快光学系统设计中必须考虑的关键因素。 光子集成电路（PIC）基础： 介绍集成波导、耦合器、调制器等基本单元的工作原理，为光电器件的系统级集成打下基础。 第6章：激光与物质相互作用及光学测量 本章探讨高能激光在工程中的应用，以及如何利用光学手段对物理量进行高精度测量。 激光束的传播与聚焦： 详细分析高斯光束的特性、ABCD矩阵对光束的传播描述，以及高斯光束通过光学系统的像差影响。重点讲解高功率激光聚焦时的光斑质量评价。 干涉测量技术： 覆盖了迈克尔逊、马赫-曾德尔、萨尼亚克干涉仪，并重点引入了相移干涉法（Phase-Shifting Interferometry）在面形检测中的应用，分析其对噪声和环境扰动的抑制能力。 第7章：光学系统设计与公差分析 (System Design and Tolerance Analysis) 本章将理论知识转化为实际可制造的产品。 设计流程与软件应用： 概述一个完整光学系统（如变焦镜头、显微物镜）从规格定义、初步设计到优化迭代的完整流程，并结合主流光学设计软件（如Zemax/Code V）的工作流进行讲解。 公差分析与制造可行性： 强调了系统对制造和装调误差的敏感性。本章详细讲解了如何通过蒙特卡洛模拟或灵敏度分析确定关键元件（如镜片厚度、装配倾斜）的允许公差范围，确保批量生产的产品能达到设计指标。 三、本书特色 1. 工程驱动： 每一理论推导后都紧跟实际工程案例分析，如微投影仪的光学引擎设计、高分辨率CMOS图像传感器的前置光学模块设计等。 2. 数学工具的强化： 引入了更严谨的数学工具（如张量分析、偏微分方程的应用），使得读者能够理解和分析更复杂的、非傍轴的物理现象。 3. 前沿技术融合： 适当地引入了自适应光学、计算成像（如层析成像）等新兴概念，拓宽读者的视野，使其了解光学工程的未来发展方向。 本书旨在培养学生从“光学现象的观察者”转变为“先进光学系统的设计者和实现者”的能力。

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刚拿到这本《机构与机械零件》，本来以为会是一本枯燥的工程技术类书籍，结果完全颠覆了我的认知。书的开头就抛出了一个引人入胜的案例——关于古代水力机械的精妙设计，从汲水装置到磨坊的齿轮传动，作者用一种近乎讲故事的方式，层层剥开机械运动的奥秘。我特别喜欢其中关于连杆机构的部分，它不仅仅是冰冷的图纸和公式，更像是一段段优雅的舞蹈，解释了万向节如何实现非平面上的动力传递，以及曲柄滑块机构如何将旋转运动转化为直线运动。书中穿插了许多历史故事和发明家的轶事，读起来一点都不费劲，反而能感受到人类在早期工程学上付出的智慧和心血。尤其是关于滑轮组的讲解，作者不仅详细阐述了省力原理，还结合了造船和建筑中的实际应用，让我这个对工程学完全门外汉的人，也能够理解其背后的物理逻辑。而且，书中对不同材质的机械零件的特性分析也相当细致，例如不同合金在承受压力和摩擦时的表现差异，这让我对我们身边看似不起眼的机械部件有了全新的认识。总的来说，这本书就像一位经验丰富的匠人，用最生动、最易懂的语言，向我们展示了机械世界的神奇之处，让人在学习知识的同时，也充满了探索的乐趣。

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读完《机构与机械零件》，我感觉自己仿佛经历了一场关于机械设计的“朝圣”。作者似乎有一种魔力，能将枯燥的工程知识变得引人入胜。我最喜欢的部分是关于传动带和链条传动的对比分析，书中不仅讲解了各自的优缺点，还结合实际应用场景，例如汽车发动机的正时皮带和自行车链条，分析了不同传动方式的选择依据。让我感到意外的是，书中还涉及了一些人机工程学的内容，比如如何设计易于操作的机械手柄，以及如何优化工作台的布局，以提高生产效率和工人舒适度。这让我意识到，机械设计不仅仅是物理和数学的问题，更涉及到人类的实际使用需求。书中对轴和联轴器的讲解也相当到位，作者详细阐述了不同类型联轴器的功能和适用范围，例如刚性联轴器和弹性联轴器，以及它们在连接不同轴系时的作用。让我对机械的整体性有了更深刻的认识，原来一个看似简单的机械系统，背后是无数零件精密配合的结果。整本书的结构安排非常合理，从基础的运动原理到复杂的机械系统，层层递进，让读者能够循序渐进地掌握知识。

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《机构与机械零件》这本书，让我对“机械”这两个字有了更深层次的理解。它不仅仅是钢筋铁骨的集合，更是一种智慧的结晶。开篇就以一个令人惊叹的古代天文仪为例，讲解了其中复杂的齿轮组和擒纵机构是如何模拟天体运动的，让我大开眼界。书中对各种连杆机构的分类和分析，尤其是有趣，作者通过几个经典的例子，比如“四杆机构”的各种形态，清晰地展示了如何通过改变杆件的长度和连接方式，实现不同种类的运动轨迹。读到关于轴承的部分，我才意识到一个微小的轴承背后，竟然蕴含着如此多的学问，从滚动轴承到滑动轴承，从材料选择到精度要求，都有着极其严格的标准。而且，作者还穿插了一些工程伦理的思考，比如在设计机械时，如何平衡性能、成本和安全性，这让这本书不仅仅是技术性的，更具人文关怀。书中关于弹簧的设计和应用，也给我留下了深刻的印象，它不仅仅是简单的储能元件，更是控制系统中的重要组成部分。整本书的行文流畅，语言简洁明了，即使是复杂的概念，也能被解释得通俗易懂，让我这个非专业人士也能从中受益匪浅。

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《机构与机械零件》这本书，绝对是我近期读过的最令人兴奋的工程类读物之一。它并没有一开始就丢出冷冰冰的公式，而是从机械在人类文明发展中的角色入手，比如利用杠杆原理建造金字塔，或者利用水车实现农业生产的自动化，这些历史性的视角让我对机械的敬畏之情油然而生。书中关于摩擦力的分析尤其细致，作者不仅讲解了滑动摩擦和滚动摩擦的差异，还探讨了如何通过改变表面粗糙度和使用润滑剂来减小摩擦，这对于理解机械效率至关重要。让我印象深刻的是，书中还分析了一些失效的案例，比如由于材料疲劳或设计缺陷导致的机械故障，这些反面的教材反而更能加深我对可靠性设计的理解。作者对紧固件的讲解也相当详尽，从螺栓、螺母到铆钉、销，各种连接方式的原理和应用场景都得到了清晰的阐述。我特别欣赏书中对原创性和创新性的强调，鼓励读者在理解基本原理的基础上，不断探索新的设计思路和解决方案。整本书的语言风格充满了激情和探索精神，读起来一点都不枯燥，反而激发了我对机械工程的浓厚兴趣。

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阅读《机构与机械零件》的过程，更像是一次穿越时空的工程学探索之旅。作者并没有一开始就钻进复杂的公式和图表，而是从工业革命初期蒸汽机的演变开始，娓娓道来。我印象最深的是关于凸轮机构的介绍，书中详细解析了不同形状凸轮对从动件运动规律的影响，并用大量的实例说明了凸轮在内燃机、自动化设备等领域的广泛应用。让我惊喜的是，作者还引入了一些现代工程学的概念，比如有限元分析在零件强度计算中的应用，虽然篇幅不长，但足以勾勒出工程技术发展的脉络。书中的插图非常精美，许多都是手绘的草图，带着一种复古的质感，与文字的叙述相得益彰。尤其是关于齿轮传动的章节，作者不仅讲解了直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等基本类型，还深入探讨了行星齿轮减速器的工作原理，那种精密的咬合和高效的动力传递，读来令人拍案叫绝。我还注意到书中对润滑技术也有所涉猎，解释了不同润滑剂在机械运转中的作用，以及如何通过合理的润滑来延长零件的使用寿命，这对于理解机械的长期运行至关重要。整本书就像一本厚重的百科全书，每一页都蕴含着人类对力学和运动的深刻理解。

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