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出版者:7-122

作者:沈翃 编

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2007-9

价格:24.00元

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isbn号码:9787122011633

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好的，这是一份关于《光学原理与应用》的图书简介，内容详实，旨在避免提及您提到的《电路基础》中的任何概念。 --- 图书简介：光学原理与应用 导言：光的世界与人类的探索 光，这一宇宙中最基本、最引人入胜的现象之一，不仅构成了我们感知世界的基础，更是现代科技进步的核心驱动力。从肉眼的视觉，到激光的精密制造，再到光纤通信的超高速传输，光学已渗透到我们日常生活的方方面面。 本书《光学原理与应用》，旨在为读者构建一个全面、深入且与时俱进的光学知识体系。我们不仅探讨光的本质及其规律，更致力于展现这些原理如何在当代工程、医学、信息技术等前沿领域得到创造性的应用。本书的编写严格遵循物理学和工程学的严谨性，内容力求清晰、逻辑连贯，并辅以大量的实例解析，以期帮助读者真正掌握光学的精髓。 第一部分：光的基础——经典光学理论的构建 本部分聚焦于构成光学领域的基石，从光的传播特性入手，逐步深入到波动的本质。 第一章：几何光学：光线的简化描述 几何光学是研究光线传播路径的经典分支，它提供了一种直观且实用的工具来分析成像系统。 本章首先引入费马原理（Fermat's Principle）——光路中的时间最短原理，作为几何光学的基本假设。我们将详细推导和讨论光的反射定律和光的折射定律（斯涅耳定律），并探讨这些定律在不同介质界面上的应用。 关键内容包括： 1. 平面和球面反射镜：通过像距、物距的几何关系，分析实像与虚像的形成。 2. 透镜成像：深入剖析薄透镜成像公式（高斯公式）及其局限性。通过引入光线追迹法，精确计算复杂多镜/多透镜系统的成像位置和放大率。 3. 光阑与视场：讲解孔径光阑（决定通光能力）和视场光阑（决定视野范围）的概念，这对于设计照相机、显微镜等成像设备至关重要。 4. 像差理论的初探：虽然几何光学存在固有局限性，但本章会简要介绍球差、彗差、像散、场曲和色差等主要几何像差的成因和初步校正方法，为后续的波动光学打下基础。 第二章：物理光学：光的波动本质 当光波的尺寸与光学系统的孔径或障碍物的尺寸相当时，几何光学的描述便不再适用。本章将全面转向光的波动理论。 我们将从惠更斯-菲涅耳原理出发，理解光波前传播的机制。重点内容将集中于光的干涉现象。 深入解析： 1. 双缝干涉（杨氏干涉）：详尽阐述相干光的条件、条纹的形成机理、强度分布的数学模型，以及利用干涉来测量波长和研究介质折射率的方法。 2. 薄膜干涉：研究反射光和透射光在薄膜边界上的叠加效应。内容涵盖等厚干涉（如肥皂泡的颜色）和等倾干涉（如牛顿环的形成）。着重讨论薄膜涂层（如增透膜）在减少反射中的工程应用。 3. 迈克尔逊干涉仪：详细介绍其结构、工作原理及其在历史上的里程碑式意义——对以太的否定。 第三章：光的衍射：波的绕射效应 衍射是光波遇到障碍物或孔径边缘时偏离直线传播的现象，它决定了所有光学系统的分辨率极限。 本章首先基于菲涅耳衍射（近场）和夫琅禾费衍射（远场）进行分类讨论。 核心分析： 1. 单缝衍射：详细推导单缝衍射的强度分布函数，解释中央亮纹的形成与主极大的宽度关系。 2. 圆孔衍射与艾里斑：研究光束通过圆形孔径后的空间分布，引入艾里斑的概念，这是理解衍射极限的关键。 3. 衍射光栅：介绍光栅的结构（等间距狭缝阵列）及其色散原理。推导光栅方程，并讨论其在光谱分析中的核心地位，包括分辨本领的计算。 4. 衍射仪器的分辨率：结合瑞利判据，量化地定义了望远镜、显微镜等仪器的理论分辨率极限。 第二部分：光与物质的相互作用——电磁场视角 本部分提升到更基础的层面，将光视为电磁波，研究其与物质界面的复杂关系，并引入偏振这一关键属性。 第四章：电磁波理论与偏振 本章建立在麦克斯韦方程组之上，将光正式定义为横向电磁波。 主要内容包括： 1. 光的电磁特性：讨论光的横波性质，电场、磁场与传播方向的相互关系，以及光波的能量和动量（坡印廷矢量）。 2. 反射与折射的完整理论：引入菲涅耳方程，基于光的电磁本质，精确推导不同偏振态光波在界面上的反射系数和透射系数。 3. 全内反射与斯涅耳现象：深入探讨光在光密到光疏介质传播时发生全反射的条件，并分析波导效应和表面波的初步概念。 4. 光的偏振态：详细区分线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。研究产生偏振光的方法，如：反射偏振、起偏器（偏振片）、双折射材料（如方解石）的使用。 5. 琼斯演算（Jones Calculus）：介绍使用矩阵方法来描述线性和部分偏振光通过光学元件（如波片、偏振片）后的状态变化，这是现代偏振光学分析的有力工具。 第五章：光的吸收、散射与辐射 光与物质的相互作用不仅限于反射和折射，还包括能量的吸收、能量的重新定向（散射）以及物质对光的发射。 重点探讨： 1. 光的吸收：分析比尔-朗伯定律（Beer-Lambert Law），该定律量化了光束在均匀介质中传播时强度的衰减，是光谱分析的基础。 2. 散射理论：区分弹性散射（如瑞利散射）和非弹性散射（如拉曼散射）。详细解释瑞利散射在天空呈现蓝色的物理机制。 3. 光辐射基础：介绍黑体辐射的概念，并推导普朗克定律，这是量子光学和热辐射研究的起点。讨论光辐射效率和光源的特性描述。 第三部分：现代光学的前沿应用 在掌握了基础原理之后，本书的最后部分将聚焦于当代光学技术如何解决实际工程问题和推动科学前沿。 第六章：激光原理与技术 激光（Laser）作为一种相干、单色、高度准直的光源，是现代光学的核心技术之一。 本章系统阐述激光工作的物理基础： 1. 量子光学基础：回顾能级结构，重点阐述自发辐射、受激吸收和受激辐射这三个基本过程。 2. 激光器结构与工作原理：介绍构建激光器的三大要素：增益介质、泵浦源和谐振腔。深入分析粒子数反转的实现和阈值增益的概念。 3. 激光器的分类与特性：比较连续波（CW）激光器和脉冲激光器的工作模式，并讨论它们在不同应用中的优势。 4. 激光的应用实例：简要介绍激光在精密测量（如测距）、工业加工（如切割、焊接）和信息存储中的基础应用。 第七章：光的全息术与信息光学 本章探讨如何利用光的干涉和衍射特性来记录和再现三维信息。 关键技术： 1. 全息记录原理：解释全息图的本质是记录了物光波前的相位和振幅信息，而非简单的强度信息。详细分析物光束、参考光束的干涉过程。 2. 全息再现：阐述在参考光照射下，全息图如何再现出与原物完全一致的虚拟像（三维效果）。 3. 现代信息光学的趋势：简要介绍空间光调制器（SLM）在动态全息显示中的作用，以及衍射光学元件（DOE）在光束整形中的应用。 第八章：光纤通信与波导光学 光纤是当前高速信息传输的骨干，本章研究光在限制性介质中传播的特性。 深入分析： 1. 光纤结构与模式：介绍单模光纤和多模光纤的结构差异，以及光在其中传播的模式理论。 2. 损耗与色散：分析光纤中的吸收损耗、散射损耗（瑞利散射）和弯曲损耗。着重讨论模式色散和材料色散如何限制传输带宽，并介绍如何通过色散补偿技术来克服这些限制。 3. 光波导基础：将光纤理论推广到更广泛的集成光学领域，介绍平面光波导的基本原理。 --- 结语 《光学原理与应用》不仅仅是一本理论教材，更是一座连接基础物理与工程实践的桥梁。本书的结构设计确保了读者能够从最直观的几何描述逐步过渡到基于麦克斯韦方程组的严谨分析，最终理解光在现代高科技领域中的核心作用。通过对这些原理的深入掌握，读者将能够更好地理解和参与到未来的光电技术创新浪潮中。

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这本书的封面设计得很有意思，简洁却不失专业感，那种深蓝色的背景配上电路图的线条，让人一眼就能感觉到它和电子工程领域的联系。拿到手翻看目录时，我最先被吸引的是对基础概念的阐述部分，作者似乎非常注重从最根本的物理原理出发，而不是直接抛出公式。比如，对“电压”和“电流”的解释，不再是生硬的定义，而是结合了水流模型和电荷移动的微观过程，这对于初学者来说简直是福音。我记得有一章专门讲了基尔霍夫定律，作者不仅展示了如何应用，还深入探讨了这些定律背后的能量守恒思想，这一点非常深刻。再往后看，关于电阻、电容和电感这三大基本元件的特性分析，也做到了深入浅出。特别是电容的充放电过程，作者用了很多图例来辅助说明，即使是比较抽象的概念，也能被清晰地描绘出来。总的来说，这本书的讲解逻辑非常严密，知识点的组织层次分明，让人感觉每翻一页都是在稳步构建自己的知识大厦，而不是在知识的海洋里漂浮。它给人的感觉是，扎实、可靠，像一个经验丰富的老教授在为你耐心梳理每一个细节。

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真正让我感到惊喜的是它对现代电路分析工具的接纳程度。很多老旧的教材还沉浸在纯手算分析的时代，但这本书明显走在了前沿。它在介绍完基本分析方法后，有一整个章节是关于使用仿真软件（比如SPICE类工具）进行电路验证和参数调整的。作者不仅给出了具体的仿真命令和设置步骤，更重要的是，他强调了“仿真结果的解读”，即如何判断仿真结果是否符合物理直觉，以及何时应该相信仿真，何时应该回归手算验证。这种对计算工具的理性态度，对于我们当前依赖软件进行设计的工程师来说，是极其宝贵的经验。它不是让你完全依赖软件，而是教你如何驾驭工具，将它作为延伸我们分析能力的强大助手。整本书的知识体系覆盖面很广，从直流到交流，从无源到有源器件的基本模型，都做了全面的覆盖，使得它既能作为入门的敲门砖，也能作为工作中遇到疑难问题时随时查阅的参考手册。

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这本书的排版和插图设计，简直是教科书级别的典范。我拿过好几本电路相关的书，很多都是黑白印刷，图线纠缠不清，看到最后眼睛都花了。但这一本不同，它的彩色印刷恰到好处，该用颜色区分的节点、电压波形、电流方向都做得非常清晰。比如，在分析磁耦合电路时，它用不同的颜色来标识互感线圈的“点位”规则，一下子就避免了很多人容易混淆的相位问题。图表的清晰度也是我极力推荐的理由之一，那些描述瞬态响应的曲线图，坐标轴的刻度和网格划分得非常精细，即使不用尺子去量，也能大致看出波形变化的趋势。此外，书中穿插的一些历史小插曲和知名电学家的小故事，虽然不直接影响解题，但却极大地丰富了阅读体验，让电路学习不再是枯燥的公式堆砌，而是一部人类智慧探索电现象的历史。这种对细节的打磨，体现了出版方和作者对读者的尊重。

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我是一个偏爱动手实践的人，所以我更关注理论书籍中对实际应用的描述。这本书在这方面做得非常到位，它不满足于纯粹的纸上谈兵。在讲解了戴维南/诺顿等效电路后，它紧接着就引入了实际电源和负载的匹配问题，甚至讨论了为什么在某些情况下，我们宁愿牺牲一部分效率也要保证信号的完整性。关于交流电路部分，作者对相量法的介绍尤其精彩，它巧妙地将时间域的复杂运算转化成了频率域的简单代数运算，这种思维上的飞跃是惊人的。而且，书中对于三相电系统的讲解，不仅限于Y结和△结的接线图，还详细解释了电力系统中的功率因数校正的重要性，以及如何通过电容器组来改善电网运行状态。这些内容虽然听起来很“大”，但作者总能把它拉回到我们日常能接触到的电机驱动或变压器原理上来，让理论和实际紧密结合，读起来让人心潮澎湃，充满了将知识转化为力量的期待感。

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说实话，我刚开始接触电路理论的时候，觉得那些复杂的数学推导简直是天书，各种积分、微分让我头疼不已。但是，当我开始阅读这本教材时，我的看法有了极大的转变。这本书在数学工具的应用上把握得非常精准，它没有为了炫技而堆砌高等数学，而是把所需的数学方法——比如拉普拉斯变换——融入到解决实际电路问题的过程中去讲解。作者很擅长“讲故事”，把一个看似枯燥的电路分析过程，变成了一个侦探破案的过程。比如在分析二阶电路暂态响应时，它会先设定一个具体的初始条件和输入信号，然后一步步引导读者去推导和求解，每一步的逻辑衔接都非常顺畅，让人完全不会感到迷茫。更让我欣赏的是，书中对模型简化和近似处理的讨论。现实中的电路往往非常复杂，这本书教会了我如何根据实际需求，选择合适的简化模型来快速得到答案，这才是工程思维的核心。它不像有些书那样死守理论的完美，而是更注重实用性和工程判断力，这对于我们这些想把理论用于实践的人来说，价值非凡。

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