MATLAB仿真及其在光学课程中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:胡章芳

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2015-7-1

价格:0

装帧:平装

isbn号码:9787512417731

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光的缤纷世界：从理论到现实的光学探索之旅 光学，作为一门古老而又充满活力的学科，始终引领着我们对光、物质相互作用的深刻理解，也驱动着科技的飞速发展。从孩提时代对彩虹的好奇，到现代通信、医学成像、精密制造的尖端应用，光的身影无处不在，其奥秘亦是无穷无尽。 本书《光的缤纷世界》旨在带领读者踏上一段穿越光学核心概念与前沿应用的精彩旅程。我们并非聚焦于某一特定工具的模拟过程，而是致力于构建读者对光学现象背后物理原理的直观认知，并探索这些原理如何转化为实际的科技成就。 第一章：光的本性——粒子还是波？ 我们将从光学最根本的问题——光的本性——出发。通过回顾和解析历史上著名的实验，如杨氏双缝干涉实验、光电效应等，我们将层层剥开光的波粒二象性之谜。读者将了解到，光既能表现出波动性，如衍射和干涉，又能体现出粒子性，如光子的概念。这一章节将帮助读者建立起对量子力学早期思想的初步认识，为理解更复杂的光学现象打下坚实的基础。我们将通过清晰的图示和深入浅出的语言，力求让物理基础相对薄弱的读者也能领略到其中精妙。 第二章：几何光学——光的直线传播与成像 本章将聚焦于几何光学，这是理解许多光学器件工作原理的基础。我们将详细阐述光的直线传播定律，并以此为基础，深入讲解反射、折射等基本光学现象。读者将学会如何运用几何光学原理，分析镜面和透镜的成像规律，理解虚像与实像的区别，以及焦距、放大率等关键参数的意义。我们将通过对各种透镜组合的分析，揭示照相机、望远镜、显微镜等成像系统的基本光学设计思路。本章的重点在于培养读者运用几何透视和光线追迹来分析光学问题的能力。 第三章：波动光学——光的干涉与衍射 当光的尺度接近其波长时，波动性就显得尤为重要。本章将带领读者深入探索光的干涉与衍射现象。我们将详细讲解相干光、路程差、相位差等概念，并以双缝干涉、薄膜干涉等经典实验为例，阐释干涉条纹的形成机制。随后，我们将聚焦于衍射，理解光波在遇到障碍物或狭缝时发生的弯曲现象，以及单缝衍射、圆孔衍射等基本衍射模式。通过对夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的对比分析，读者将更深刻地理解光波的传播特性。本章的引入将帮助读者理解全息术、光学显微镜分辨率等许多现代光学技术的理论基础。 第四章：光的偏振——定向传播的光 光的偏振是描述光波振动方向的物理量，它在许多现代科技领域扮演着至关重要的角色。本章将从光的横波性质出发，讲解线偏振、圆偏振、椭圆偏振等不同偏振态的形成与区分。我们将深入探讨偏振光的产生机制，包括反射偏振、散射偏振和晶体双折射偏振等。读者将了解到偏振片、波片等光学元件的工作原理，以及它们在液晶显示器、3D眼镜、偏振显微镜等应用中的作用。本章将为理解非线性光学和光与物质的更精细相互作用奠定基础。 第五章：光的吸收、色散与散射——光与物质的舞蹈 光与物质的相互作用是光学研究的核心内容之一。本章将系统地介绍光在物质中的吸收、色散和散射现象。我们将探讨不同物质对光的吸收特性，理解颜色产生的物理机制，并介绍光谱分析在物质成分鉴定中的应用。随后，我们将深入分析色散现象，即光在介质中的传播速度随波长的变化，以及其在棱镜分光、光纤通信等方面的意义。最后，我们将阐述瑞利散射、米氏散射等散射现象，解释天空为何呈现蓝色，以及在医学成像和环境监测中的应用。 第六章：现代光学技术概览 在掌握了光学的基础理论后，本章将带领读者领略现代光学技术的蓬勃发展。我们将介绍激光器的基本原理和分类，以及其在通信、工业、医疗等领域的广泛应用。读者将了解到光纤通信的原理，以及其如何改变信息传输的速度和效率。本章还将触及全息技术，揭示如何记录和再现三维图像。此外，我们还将简要介绍非线性光学、量子光学等前沿领域，展示光学科学的无限潜力。 第七章：光学在生活与科技中的应用 光学无处不在，它深刻地影响着我们的日常生活和科技进步。本章将通过一系列生动而具体的案例，展示光学原理在各个领域的广泛应用。我们将探讨照相机、手机摄像头、投影仪等成像设备的工作原理。读者将了解激光雷达（LiDAR）在自动驾驶和地理测绘中的作用。医学领域的光学应用，如眼科手术、内窥镜检查，也将得到深入介绍。此外，我们还将讨论光学在材料科学、新能源、安全检测等方面的创新应用，让读者感受到光学科学的实用价值。 《光的缤纷世界》力求以清晰的逻辑、丰富的实例、直观的讲解，帮助读者构建扎实的物理学知识体系，培养分析和解决光学问题的能力。我们相信，通过对光的探索，读者不仅能获得知识，更能激发对科学的兴趣，培养探索未知的好奇心，并为未来在相关领域的研究和创新打下坚实的基础。这是一次光学知识的普及，更是一次激发想象、启迪智慧的旅程。

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我对这本书的排版和视觉呈现给予高度评价。通常，涉及大量光学公式和复杂几何图形的书籍，很容易因为版式设计不佳而显得晦涩难懂，但这本却是个例外。字体选择清晰易读，关键的定义和定理都有明确的加粗或斜体区分，阅读起来毫不费力。那些用来阐释光线追迹和像差理论的插图，线条干净利落，三维透视感极强，让人一眼就能抓住图形所表达的核心物理概念，完全不需要反复揣摩。我特别喜欢作者在引入新概念时使用的“对比式图示”，比如将理想光路和引入像差后的光路并排放置对比，这种视觉上的冲击力远胜过冗长的文字描述。此外，书中的章节组织结构非常人性化，每个小节的长度都控制得恰到好处，非常适合碎片化的时间学习。即使是涉及到矩阵光学这种高度依赖符号操作的部分，作者也通过巧妙的色彩和缩进处理，使得矩阵乘法的每一步运算逻辑清晰可见。总的来说，这是一本在美学和功能性上都做到了极致的书籍，极大地提升了学习的愉悦度和效率。

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这本书绝对是光学领域爱好者的福音，虽然我手头这本书的书名不是这个，但随便翻开一页，那种深入浅出的讲解方式就让人欲罢不能。我尤其欣赏作者对于复杂理论概念的拆解和重构，他们没有满足于停留在表面的公式推导，而是力求让读者真正理解光波在介质中传播的内在机理。例如，对于傅里叶光学部分的阐述，作者巧妙地引入了大量的工程实例，比如如何利用透镜进行信号处理，这使得原本抽象的数学模型瞬间变得鲜活起来。我记得我以前在学习衍射理论时总是感到云里雾里，但这本书里对菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的对比分析，配上清晰的图形辅助说明，让我豁然开朗。更别提那些详尽的实验设计思路，即便是初次接触实验光学的人，也能从中获得极大的启发。整本书的编排逻辑如同精密的仪器装配，环环相扣，每章的知识点都能自然地引向下一章，形成一个完整的知识体系。阅读过程就像是跟随一位经验丰富的大师在实验室里进行探索，每一步的思考路径都被他打磨得无比顺畅。这本书的深度和广度完美平衡，既满足了科研人员对细节的苛求，也兼顾了学生建立宏观认知的需求。

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这本书在引入前沿技术和跨学科交叉方面做得非常出色，远远超出了传统光学课程的教学范围。它巧妙地将光学原理与现代的计算方法、甚至部分量子力学概念进行了融合，展现了光学这门学科在当代科学体系中的核心地位。比如，书中对于“波前整形”技术的讨论，不仅介绍了其基础的衍射极限，更深入探讨了如何利用自适应光学系统去实时校正大气湍流或仪器误差，这些内容对于希望从事前沿研究的读者来说，无疑是极具价值的。我记得书中有专门的章节讨论了如何利用数值求解偏微分方程的方法来模拟非线性光学现象，这部分内容展示了强大的数学工具如何反哺物理图像的构建，让人意识到现代光学研究已经离不开高性能计算的支持。这种前瞻性的视野，使得这本书不仅是回顾经典，更是指引未来研究方向的灯塔。它迫使读者跳出“透镜和棱镜”的传统思维定势，去思考光在更广阔的物理世界中扮演的角色。

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这本书的质量简直令人惊叹，我读了很多关于偏振和干涉的教材，但很少有能像它这样，将理论的严谨性与实际操作的可行性结合得如此完美。我发现，作者在讨论如何用计算机模拟光现象时，没有陷入纯粹的编程语言的细节泥潭，而是将重点放在了如何用编程语言去“表达”物理直觉上。举个例子，书中对全息记录和再现过程的描述，不仅清晰地勾勒出了光场重建的数学基础，还特别强调了在数值模拟中如何处理相位信息的损失与恢复，这对于实际进行光学信息处理的工程师来说，是至关重要的“避坑指南”。我个人最欣赏的是作者对于误差分析的细致入微，书中没有一味地宣扬“完美模型”，而是坦诚地指出了在有限计算资源下，不同近似模型可能带来的系统偏差，并提供了修正的建议。这种脚踏实地的态度，让这本书超越了一般的教科书范畴，更像是一本高级工程师的实践手册。阅读时，我时常停下来思考，如果我要在我的项目中应用这些方法，具体的边界条件应该如何设定，而书中的内容总能及时地给出启发性的视角。它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题的思维方式的塑造。

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阅读这本书带来的最大收获，在于它构建了一个非常强大的自洽的知识反馈循环。作者不仅仅是陈述事实，而是鼓励读者去质疑和验证。在讲解某个模型或近似方法时，书中总会附带一些启发性的“思考题”或“进阶探究”，这些问题往往不是简单的计算，而是要求读者对现有理论的适用范围进行批判性思考。例如，在讨论光的波动性与粒子的二象性时，作者引导读者思考在特定实验条件下，哪种描述方式更为有效，这极大地锻炼了读者的物理直觉和工程判断力。这种“主动学习”的引导模式，远比被动接受知识来得深刻。我感觉自己不是在“背诵”光学定律，而是在“发现”光学现象背后的普遍规律。这种将教学法与科学探究精神完美结合的写作风格，是很多技术书籍所缺乏的。这本书用它扎实的学理基础和开放的思维导向，成功地将一个复杂领域变得既严谨又充满探索的乐趣。

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