Laser Speckle and Related Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Dainty, J. C. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:69.95

装帧:Pap

isbn号码:9780387131696

丛书系列:

图书标签:

• 激光散斑
• 光学相干
• 干涉
• 随机光学
• 图像处理
• 表面形貌
• 生物医学光学
• 非侵入式测量
• 材料科学
• 光学测量

《光散射与成像技术前沿：原理、应用与展望》 图书简介 本书汇集了近年来光散射现象、颗粒表征、生物医学成像以及先进光学检测技术等多个交叉学科领域的研究进展。全书力求在夯实理论基础的同时，深入剖析当前该领域面临的关键挑战与创新解决方案。内容涵盖了从基础的光与物质相互作用理论到尖端的实时成像与分析技术，旨在为相关领域的科研工作者、工程师以及高年级研究生提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考著作。 第一部分：光散射基础理论与模型 本部分专注于光散射现象的微观和宏观理论描述。我们将从经典的波动光学理论出发，系统梳理瑞利散射（Rayleigh Scattering）、米氏散射（Mie Scattering）和几何光学散射（Geometric Optics Scattering）的适用条件和数学形式。重点阐述不同尺度颗粒对入射光场的复杂影响机制，特别是当散射体的尺寸与光波长相当时，散射场的远场和近场特性分析。 随后，深入探讨相干光散射的理论框架。详细介绍动态光散射（DLS）背后的Cumulant 展开法和非高斯散射情况下的数据处理方法。着重分析散射光场中的相干性（Coherence）概念，包括空间相干性和时间相干性的量化描述，为后续的成像应用奠定理论基础。此外，还引入了多重散射（Multiple Scattering）的蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟方法，并讨论了在强散射介质中光子输运的扩散理论（Diffusion Theory）近似及其局限性。 第二部分：颗粒特性与流场测量 本部分聚焦于利用光散射技术对物质的微观结构和动态行为进行量化分析。 颗粒尺寸与形貌分析： 除了传统的DLS技术，本书详细介绍了静态光散射（SLS）在确定聚合物分子量和团聚体结构中的应用。对于复杂体系，如非球形颗粒或高浓度悬浮液，我们引入了离线散射谱分析的新方法，包括基于逆向散射理论的反卷积技术，用以从整体散射信号中分离出不同尺寸组分的贡献。 流场与界面动力学： 详细讲解了激光多普勒测速（LDV）和颗粒图像测速（PIV）的原理、光学配置和信号处理流程。特别关注高分辨率PIV（Hi-Res PIV）在微流控器件和复杂边界层流动诊断中的应用。在流变学方面，探讨了如何通过测量时间自相关函数（Temporal Autocorrelation Function）的衰减速率，精确推断出悬浮液或凝胶体系的粘弹性模量（Viscoelastic Moduli），以及如何识别和量化凝胶点（Gel Point）的转变。 第三部分：基于光散射的先进成像技术 本部分是全书的重点之一，探讨如何利用散射光的空间和时间特性来实现对复杂介质内部结构的无损成像。 光穿透深度限制的突破： 针对生物组织等强散射环境，本书系统梳理了波前整形（Wavefront Shaping）技术。详细介绍了迭代算法和反馈优化方法如何用于精确调控入射光场，以补偿介质引入的相位畸变，实现聚焦（Focusing）和透射成像（Transmission Imaging）。 无标记（Label-Free）活体成像： 重点介绍利用光散射的相位信息和幅度信息进行成像的技术。讨论了光声层析成像（Photoacoustic Tomography, PAT）中声波的产生与接收机制，以及如何结合光吸收特性实现深度组织的高对比度成像。同时，阐述了光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography, OCT）的傅里叶域和频域实现方式，重点分析其在眼科、皮肤病学和血管造影中的定量参数（如光学反向散射系数）提取方法。 动态成像与功能性分析： 涵盖了动态光散射成像（DLS Imaging）和动态光散射光谱（DLS Spectroscopy），用于实时监测细胞运动、蛋白质聚集或材料内部缺陷的迁移过程。此外，还探讨了偏振光散射成像在分析各向异性材料（如纤维、肌肉组织）结构取向方面的应用。 第四部分：新兴交叉领域与未来展望 本部分展望了光散射技术在更广泛、更前沿领域的应用潜力。 材料科学中的原位监测： 讨论了如何将微型散射探头集成到反应器或原位测试设备中，实时监测化学反应过程中纳米材料的成核、生长和沉降过程。分析了拉曼散射（Raman Scattering）在分子振动指纹识别和应力分析中的独特优势，特别是表面增强拉曼散射（SERS）在痕量分析中的增强机制。 量子光学与散射： 探讨了在单光子水平上研究光散射的最新进展，包括利用纠缠光子对穿透散射介质进行高分辨率成像的可能性，以及量子增强测量技术在降低信噪比方面的潜力。 展望： 总结了当前技术面临的数据处理瓶颈、计算强度限制以及新一代光散射传感器（如基于MEMS的微型化系统）的发展趋势。强调了人工智能与机器学习在加速复杂散射模型反演和图像重建中的关键作用。 本书特色： 深度与广度并重： 理论推导严谨，兼顾了前沿应用的实际操作性。 注重交叉学科融合： 将物理学、光学工程、生物医学工程和化学工程的最新成果有机结合。 丰富案例分析： 包含大量精选的实验数据和仿真结果，便于读者理解和应用。 本书适合于物理学、光学工程、材料科学、生物物理学及生物医学工程等专业的博士生、研究生、博士后研究人员以及致力于相关技术开发的高级工程师。

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我必须承认，这本书的参考文献列表简直是一个宝库！如果说书的主体内容是河流，那么这个参考书目就是连接着整个水系的庞大地下网络。我发现自己经常读完某一章后，会立刻去查找作者引用的那些几十年前的经典论文。这说明作者在整合现有知识体系方面下了极大的功夫，他不是简单地“总结”，而是清晰地标示出每一块知识的源头和发展脉络。这对于我们这些需要撰写文献综述的研究人员来说，简直是福音。它提供了一个极佳的起点，让你知道哪些是奠基性的工作，哪些是近期的突破。我甚至觉得，光是认真梳理这本书中引用的那些核心文献，就足以完成一篇高质量的博士开题报告了。这种对学术传承的尊重和梳理，体现了作者极高的学术素养和责任感。

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这本书的真正魅力在于它打破了纯理论与实际应用之间的壁垒。许多人认为光学现象的描述是枯燥的数学游戏，但这本书成功地将“散斑”这个看似简单的现象，拓展到了生物医学成像、无损检测乃至于天文学等多个前沿领域。在讨论到实时相移散斑干涉术那几章时，我简直屏住了呼吸。作者用生动的语言描述了如何利用这些随机的光斑图案来测量微小的形变和振动，那种将看似随机的噪音转化为精确信息的魔力，令人叹为观止。它激发了我去思考如何将这些技术应用到我正在进行的项目中去——如何设计一个更鲁棒的系统来对抗环境噪声，如何优化算法以提高测量精度。这本书的影响力已经超出了教科书的范畴，它更像是一份催化剂，不断地在读者心中播撒创新的种子。

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这本书的排版和印刷质量绝对是业界良心，拿到手里就有一种沉甸甸的专业感。纸张的质地非常适合长时间阅读，即便是面对那些需要反复推敲的数学推导部分，眼睛也不会感到疲劳。我尤其欣赏其中对实验技术的详细描述部分，简直可以作为一份操作手册来使用。很多教科书在讲到实验方法时总是含糊其辞，点到为止，但这本书不同，它详尽地列出了每种测量方法的优缺点、所需仪器的规格，甚至是一些容易出错的陷阱。我前段时间尝试搭建一个简单的散斑成像系统，就是参考了书中的一个配置方案，效果出奇地好。那种‘书本上的知识可以立刻转化为现实成果’的满足感，是其他很多理论性书籍无法给予的。这不仅仅是一本‘告诉我们是什么’的书，更是一本‘教我们怎么做’的实操指南，对于研究生和初级研究人员来说，价值无可估量。

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这本书的封面设计简直是光影艺术的教科书！那种深邃的蓝色调，配上几个若隐若现的光斑，一下子就把人拉入了一个充满神秘感和实验性的世界。我一开始还担心内容会过于晦涩难懂，毕竟“激光散斑”听起来就挺硬核的，但翻开第一页，作者的叙述方式就让人眼前一亮。他没有一上来就抛出一堆复杂的公式，而是用了一种非常引人入胜的讲故事的口吻，从光与物质相互作用的最基本原理讲起，就像是领着你一步步走进一个光学实验室。特别是关于相干光束在粗糙表面散射时形成动态图案的章节，作者通过大量的图示和类比，把原本抽象的物理过程描述得清晰易懂。我感觉自己好像不是在阅读一本技术专著，而是在跟随一位经验丰富的大师进行一次深度导览。那种求知欲被激发出来的感觉，实在太棒了。这本书的结构安排也极为合理，从基础理论到实际应用，过渡自然得像呼吸一样顺畅。

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坦率地说，这本书的理论深度和广度是惊人的，但它的叙述风格却出人意料地“人性化”。我过去读过一些光物理的书，往往是公式堆砌，逻辑链条跳跃性很大，让人感觉像在攀登一座陡峭的冰山。这本书则像是在山脚下为你修建了一条平缓而蜿蜒的步道，每走一段路，都会有精心设计的休息站——通常是一个非常精妙的实例分析或者一个历史背景介绍。举个例子，当讨论到某些高级的傅里叶光学变换的应用时，作者并没有直接跳到复杂的积分方程，而是先花了篇幅回顾了光学信息处理的历史演变，这不仅丰富了背景知识，也让读者更好地理解为什么现在需要这种数学工具。这种对读者学习路径的细致关怀，使得即便是那些对非线性光学不太熟悉的读者，也能逐步跟上节奏，最终领略到散斑现象背后的深刻物理内涵。

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