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出版者:Wiley-Interscience

作者:Amnon Yariv

出品人:

页数:604

译者:

出版时间:2002-11-21

价格:USD 126.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780471430810

丛书系列:

图书标签:

• 晶体光学
• 专业知识
• 光学
• 晶体
• 光波
• 非线性光学
• 电磁波
• 固体物理
• 材料科学
• 光学材料
• 偏振
• 衍射

好的，以下是一份关于《晶体中的光波》的图书简介，重点突出其内容深度和广度，同时避免提及您指定的那本书或任何AI生成的痕迹： --- 《晶体中的光波：理论、应用与前沿探索》 导言：光与物质相互作用的深层奥秘 自人类对光的本质进行探索以来，理解光如何穿透、散射、吸收和转换物质一直是物理学和光学领域的核心议题。当光束遭遇具有周期性原子排列的晶体结构时，这种相互作用变得尤为复杂而迷人。晶体不仅仅是材料的载体，它们是光的天然“棱镜”和“滤波器”，能够将原本均匀的波前分解、偏转或调制，从而展现出自然界中最为精妙的光学现象。 本书《晶体中的光波：理论、应用与前沿探索》旨在为读者提供一个全面而深入的框架，用以理解和掌握光在晶体介质中传播的基本原理、高级现象及其在现代科技中的关键应用。本书的受众群体涵盖了高年级本科生、研究生、科研人员以及致力于材料科学、光电子学和激光技术领域工程师。 第一部分：基础原理与晶体光学导论 本书从坚实的数学和物理基础出发，为理解晶体中的光传播奠定了必要的基石。 第1章：电磁场理论回顾与介质本构关系 本章首先回顾了麦克斯韦方程组在各向异性介质中的应用，特别是电位移矢量 $mathbf{D}$ 和电场强度 $mathbf{E}$ 之间的张量关系。我们详细探讨了介电常数张量（Permittivity Tensor）的概念，解释了它如何描述晶体内部的电磁响应。 第2章：晶体的对称性与本征基矢 晶体的宏观光学性质与其微观晶格对称性密切相关。本章深入分析了点群对称性对光学张量元素的影响。通过介绍赫尔曼-莫甘（Hermann-Mauguin）符号，我们展示了如何从晶体结构推导出其光学行为的本质约束。 第3章：双折射现象的微观起源 双折射（Birefringence）是晶体光学的标志性特征。本章详细推导了在非对称介质中光速的各向异性，引入了折射率椭面（Index Ellipsoid）的概念。通过对主轴坐标系的分析，我们清晰地阐述了寻常光（Ordinary Ray）和非常光（Extraordinary Ray）的传播路径、波矢和电场矢量之间的几何关系。 第4章：光的传播方程与波法方程 从本构关系和麦克斯韦方程组出发，推导出晶体中的光传播方程——菲涅尔方程（Fresnel’s Equation of Wave Normal）。本书详细分析了这一四次方程的根，揭示了在不同晶向上传播的两个本征电场方向（快光和慢光）。我们随后转向波法方程（Eikonal Equation）在描述光线传播路径（Ray Propagation）中的应用，区分了波前传播（Wave Propagation）与光线传播（Ray Propagation）的区别。 第二部分：高级光学现象与晶体材料特性 在奠定理论基础后，本书转向更复杂的、依赖于材料特性的高级现象。 第5章：晶体中的吸收、色散与非线性光学 我们超越理想的无损介质模型，研究晶体对光的吸收机制，包括带间跃迁和极化子效应。色散关系（Dispersion Relation）的分析，特别是高频区的色散对群速度的影响，进行了详尽的讨论。非线性光学部分，重点介绍了二阶非线性效应（如倍频和参量放大）的理论基础，解释了它们如何依赖于晶体的反演对称性缺失。 第6章：法拉第效应与电光效应 晶体在外部电场或磁场作用下的光学性质变化，是实现光调制和隔离的关键。本章详细分析了法拉第旋转（Faraday Rotation），将其与磁化介质中的光磁化率联系起来。电光效应（Pockels Effect）的张量形式被仔细剖析，展示了如何通过施加电场来动态改变晶体的双折射率，为高速调制器设计提供了理论依据。 第7章：光子晶体与超材料的光子带隙 本部分将视角扩展到具有周期性光学势场的介质。我们引入了光子晶体（Photonic Crystals）的概念，并应用能带理论（Band Theory of Light）来分析光在这些结构中的传播模式。重点探讨了光子禁带（Photonic Band Gaps）的形成条件，以及如何利用这些结构实现对光流的精确控制，包括零折射率材料和负折射率超材料的初步探讨。 第三部分：关键技术与应用实例 本书的第三部分将理论知识与实际工程应用紧密结合。 第8章：波片设计与偏振控制 波片（Waveplates）是基于双折射原理来控制光偏振态的基础元件。本章提供了精确计算所需晶体厚度以实现特定相位延迟（如半波片和四分之一波片）的方法。此外，还讨论了如何利用晶体元件来产生和分析任意偏振态的光束。 第9章：声光效应与光栅衍射 晶体中的声波（声子）可以调制晶格周期，从而改变光场的有效折射率，产生声光效应（Acousto-Optic Effect）。本章分析了布拉格衍射在声光调制器（AOM）中的应用，用于频率偏移和光束偏转。同时，对基于周期性结构的光栅（Grating）在晶体中的衍射行为也进行了深入的几何和物理分析。 第10章：激光晶体与频率转换技术 激光器的核心部件往往是具有特殊光学性质的增益介质晶体。本章探讨了Nd:YAG、钛宝石等关键激光晶体的光谱特性和光致损伤阈值。重点详细介绍了高效的频率转换技术，如二倍频（SHG）和和频产生（SFG），并讨论了准相位匹配（Quasi-Phase Matching, QPM）技术在周期性极化铌酸锂（PPLN）中实现高效率非线性相互作用的重要性。 结论：展望晶体光学的前沿研究方向 本书的最后将目光投向晶体光学和光子学交叉领域的前沿课题，包括拓扑光子学中的本征边界态、高维量子态的晶体生成，以及在极端条件下（如超快激光诱导的电子激发态）晶体材料的光学响应等。 《晶体中的光波：理论、应用与前沿探索》以其严谨的理论推导、详尽的数学模型以及对实际工程应用的关注，为读者提供了一部深入理解和驾驭晶体光学这一复杂而迷人领域的权威参考书。掌握本书内容，即是掌握了通往下一代光电器件和精密光学系统设计之门的钥匙。 ---

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我对这本书的期待，更多的是源于我对于“Wave”这个概念的着迷。在我看来，波不仅仅是声音或光的传播方式，它更是一种普遍存在的自然现象，是宇宙中能量传递的一种基本形式。无论是水面的涟漪，还是电磁波在空间的穿行，都展现出波特有的规律和美感。而“Optical Waves”更是将这种美感与视觉感知联系起来，让我对光如何以波的形式在介质中传播产生了浓厚的兴趣。我希望这本书能够深入剖析光学波的本质，它们是如何产生、如何传播，以及在遇到不同障碍或介质时会发生怎样的变化。同时，结合“Crystals”这个词，我更加期待了解光波在晶体这种特殊介质中的行为。晶体的结构赋予了它们独特的物理性质，而这些性质又如何影响光波的传播，比如折射率的各向异性、双折射现象，甚至是更复杂的非线性光学效应，这些都让我充满了探索的欲望。我希望这本书能够为我揭示这些现象背后的深刻原理，让我能够更清晰地认识到光波在晶体世界中的多姿多彩。

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我对于那些能够挑战我固有认知，并且让我从新的角度看待世界的书籍，有着特别的偏爱。我一直认为，物理学，尤其是涉及到光和物质相互作用的领域，就充满了这样的可能性。这本书的书名，暗示着光在一种非均质、有规律的介质中传播，这本身就与我们在日常生活中接触到的均匀介质（如空气或水）有很大的不同。我期望这本书能够颠覆我过去对光传播的一些简单化理解，让我意识到光在晶体中的行为会多么复杂和有趣。我希望能够学习到诸如布拉格衍射、波导效应、甚至是更深层次的光学非线性现象，理解这些现象是如何发生的，以及它们在科学研究和技术发展中扮演着怎样的角色。我渴望通过阅读这本书，能够感受到那种“原来是这样！”的顿悟时刻，并因此而对物理学乃至整个科学世界产生更深的敬畏。

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我是一个对万物运行规律都充满好奇的人，尤其对那些能够解释我们周围世界现象的科学理论。晶体的秩序美和光线的流动感，在我看来，都是自然界中最具代表性的两种美学形式。将这两者结合起来，“Optical Waves in Crystals”这个书名本身就充满了吸引力。我想要了解的是，当光，这种能量的载体，遇到晶体，这种高度有序的物质结构时，会发生怎样奇妙的互动。晶体的周期性排列，是如何像一个精密的筛子，选择性地允许某些频率的光通过，或者以某种特殊的方式弯曲或散射光线？我希望这本书能够让我理解，晶体的内部结构，比如它的晶格常数、对称性，是如何直接影响到光波的传播速度、方向以及偏振状态的。我希望能够从中看到，物质的微观结构如何决定了宏观的光学特性，从而揭示自然界中一种深层的、内在的联系。

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在我过去的阅读经历中，我发现一些非常优秀的科学著作，它们能够将非常抽象的物理概念，通过生动的类比和形象的比喻，变得容易理解。这本书的书名，虽然听起来比较专业，但我相信作者在写作时，一定考虑到了读者的接受程度。我期待这本书能够拥有清晰的章节划分和逻辑严谨的叙述结构，能够循序渐进地引导读者进入“Optical Waves in Crystals”的领域。我特别希望作者能够避免过于晦涩难懂的数学推导，或者至少能够提供清晰的解释和背景知识，让我这个非专业人士也能理解其中的数学工具是如何服务于物理概念的。同时，如果书中能够配以精美的插图、图表或者示意图，那就更好了，因为视觉化的信息往往能够极大地帮助理解抽象的概念。我希望这本书能够成为我理解光学波在晶体中传播的“启蒙读物”，为我今后的深入学习打下坚实的基础。

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坦白说，我选择这本书，很大程度上是被它“Crystal”这个词所吸引。我一直对晶体材料的结构和它们在物理世界中所扮演的角色充满好奇。它们不仅仅是构成我们周围世界的基本单元，更是蕴藏着无穷奥秘的物质形态。我尤其对那些拥有独特光学性质的晶体着迷，比如能够折射出七彩光芒的宝石，或者那些能够通过特定方式操控光线的合成材料。这本书的书名，在我看来，就像是一张藏宝图的引子，预示着即将展开一场关于光与物质的奇妙对话。我期望它能够帮助我理解，为什么某些晶体在特定条件下会表现出与众不同的光学行为，这些行为背后又隐藏着怎样的物理原理。我希望它能填补我在这个领域知识的空白，让我能够从宏观的现象，深入到微观的粒子层面，去理解光波如何在复杂的晶体结构中传播、散射、吸收，以及发生各种衍射和干涉现象。对我而言，这本书不仅仅是一本关于物理学的教科书，更是一扇通往微观世界大门的钥匙，让我能够窥见那些肉眼无法察觉却又深刻影响我们世界的精妙规律。

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在我看来，知识的价值，很大程度上在于它的普适性和启发性。这本书的书名，虽然指向了“Optical Waves in Crystals”这个特定的领域，但我相信其背后蕴含的物理原理，对于理解更广泛的物理现象也具有重要的参考意义。我希望这本书能够帮助我建立起一种“系统性思维”的能力，让我能够将微观的原子排列和宏观的光学现象联系起来，理解物质的结构如何决定其性质，以及能量如何在其内部传递和转化。我期待这本书能够不仅限于介绍理论知识，更能引导我思考，如何将这些知识应用于解决实际问题，或者如何通过对这些原理的掌握，去预测和设计新的材料或设备。我希望这本书能够成为我知识体系中的一块重要基石，为我打开一扇通往更广阔科学世界的大门。

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从我个人的人生经历和职业背景来看，我对一些具有实际应用前景的科学理论非常感兴趣。我希望这本书不仅仅是停留在理论层面，而是能够为我提供一些关于“Optical Waves in Crystals”在实际应用中的见解。例如，在现代科技中，晶体材料在光学通信、激光技术、光电器件等领域都有着广泛的应用。我希望这本书能够帮助我理解，为什么特定的晶体结构能够被用于这些先进技术，它们在其中扮演了怎样的关键角色。我希望能够了解，如何通过设计和控制晶体的光学性质，来优化这些技术的性能。如果书中能够提供一些案例分析或者与实际工程应用相结合的讨论，那将对我非常有价值。我希望能够从这本书中获得一些启发，也许能够将这些知识应用到我自己的工作或研究中，或者至少能够让我对当前的科技发展有更深入的理解。

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我不是物理学专业的学生，我只是一个对科学充满热情和好奇的普通读者。购买这本书，更多的是一种对未知领域探索的渴望。我之前接触过一些科普类的书籍，它们能够将复杂的科学概念用相对易懂的语言解释清楚，让我能够领略科学的魅力。这本书的书名，听起来虽然有些专业，但我相信作者一定具备将深奥知识转化为引人入胜叙述的能力。我希望这本书能够提供给我一个坚实的基础，让我能够理解那些关于“Optical Waves”和“Crystals”的基础概念，例如光的波动性、晶体的周期性结构、以及它们之间相互作用的基本原理。我更期待的是，这本书能够激发我的学习兴趣，让我能够主动去思考，去提出问题，而不是被动地接受信息。我希望它能像一位循循善诱的老师，引导我一步步地走进这个充满奇妙的科学世界，让我能够感受到发现新知识的喜悦和成就感。我愿意投入时间和精力去阅读和理解它，因为我知道，每一次对知识的深入探索，都将是对自我认知的一次拓展。

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我对这本书的期待，更多的是一种对“过程”的欣赏。我喜欢那些能够详细描述一个现象是如何从原因到结果，一步步展开的书籍。这本书的书名，提到了“Waves”和“Crystals”，这让我联想到一个动态的过程：光波如何从一个状态转换为另一个状态，如何在晶体内部经历一系列的物理转变。我希望作者能够清晰地描绘出这个过程中的每一个环节，比如光波进入晶体时的界面反射和透射，在晶体内部的传播路径，以及在离开晶体时的再次折射。我希望书中能够详细解释，晶体结构中的原子和电子是如何与光波的电磁场相互作用，从而产生各种光学效应。如果书中能够提供一些数学模型或者理论框架来描述这些相互作用，并且能够解释这些模型是如何与实验观测相符的，那将是极大的加分项。我期待这本书能够让我对“Optical Waves in Crystals”有一个全面而深入的理解，就像观看一部精心制作的科学纪录片一样，引人入胜。

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这本书，尽管书名是“Optical Waves in Crystals”，我拿到它的时候，首先吸引我的是它封面那种低调却又透露着深邃的墨绿色，上面烫金的字体在灯光下散发出一种沉静的智慧光芒。它不像那些动辄色彩斑斓、试图用视觉冲击力来抓住眼球的书籍，而是散发出一种“我知道我里面有货”的自信。翻开它，首先映入眼帘的是一本非常厚实，纸张的触感也很细腻，不是那种廉价的闪亮纸，而是带有一点哑光质感，让人感觉拿在手里就有一种仪式感。书本的装帧也非常扎实，一看就是能够经受住反复翻阅的，这一点对于我这样喜欢在书本上做笔记、画标注的读者来说，是至关重要的。我甚至在第一页的空白处，试着写了几个字，墨水并没有晕开，而是很清晰地显现出来，这让我对后面内容的书写质量有了初步的信心。我期待它能像一个知识的宝库，里面的内容会随着我的阅读而一点点地展现在我面前，就像剥洋葱一样，层层深入，直到触碰到最核心的精髓。我最看重的是那种知识的系统性和逻辑性，希望这本书能够提供给我一个清晰的框架，让我在相对陌生的领域能够循序渐进地建立起自己的理解体系，而不是被碎片化的信息弄得晕头转向。

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