光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南图书出版股份有限公司发行

作者:欒丕綱

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2005.8

价格:480元(新台币)

装帧:平裝

isbn号码:9789571140278

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光之魔法，微观奇迹：探索光子晶体的无限可能 本书并非一本关于“光子晶体－从蝴蝶翅膀到奈米光子学(附光碟)”的书籍内容概述。它是一次对光子晶体这一迷人领域的深入探索，旨在揭示其背后的科学原理、广泛应用以及未来的发展趋势，为读者打开通往微观光学世界的大门。 什么是光子晶体？ 想象一下，一种材料，其内部的原子排列并非随机，而是以一种周期性的、高度有序的方式构成，就像一幅精心绘制的精美图案。而这种图案，并非由普通的原子或分子组成，而是由对光具有特殊反应的介质构成，例如折射率差异显著的两种材料。当光线穿过这样的结构时，会发生什么？答案是：一种前所未有的光学行为。 光子晶体，顾名思义，是一种具有周期性光学结构的人工材料，其周期性长度与光的波长处于同一量级。这种“尺寸恰到好处”的结构，赋予了光子晶体一种独一无二的能力：控制光。就像电子在晶体中受到原子核的周期性势场影响，只能在特定的能带中运动一样，光子在光子晶体中也会受到其周期性光学结构的影响，只能在特定的频率范围内传播，而其他频率的光则会被反射或被阻止传播。 这种神奇的“禁带”现象，是光子晶体的核心特征。它意味着我们可以精确地“过滤”和“引导”光，如同为光线量身定制了一条条专属的“高速公路”，或者设置了坚不可摧的“安全围栏”。这为我们控制光开辟了无限的可能性。 光子晶体的“天然范例”：大自然的鬼斧神工 在深入理解人工光子晶体的设计与制造之前，不妨先将目光投向大自然。大自然早已默默地掌握了光子晶体的奥秘，并将其巧妙地运用在许多令人惊叹的生物结构中。 以蝴蝶翅膀为例。许多蝴蝶翅膀闪烁着金属般的光泽，呈现出令人目眩神迷的色彩，而这并非来自于色素的反射，而是源于翅膀表面微米尺度的精密结构。这些结构，例如交替排列的角质层和空气层，构成了天然的光子晶体。当白光照射到这些结构上时，不同波长的光会受到不同的衍射和干涉，只有特定波长的光能够被反射并传递到我们的眼中，从而呈现出鲜艳的色彩。这种“结构色”不仅美轮美奂，而且其颜色会随着观察角度的变化而变化，是一种动态的视觉体验。 除了蝴蝶翅膀，孔雀羽毛、甲虫外壳，甚至是某些鸟类的羽毛，都可能包含天然的光子晶体结构，共同演绎着大自然的光学魔法。这些天然的光子晶体，是科学家们学习和模仿的宝贵范例，激励着我们去创造更复杂、更高效的人工光子晶体。 从概念到现实：人工光子晶体的构建与设计 人工光子晶体的出现，将大自然的光学调控能力提升到了一个全新的高度。科学家们通过精密的纳米制造技术，在实验室中构建出具有周期性光学结构的材料。 光子晶体的结构多种多样，最常见的包括： 一维光子晶体： 由交替排列的不同折射率材料层组成，例如在微波波段，超材料可以实现类似功能。 二维光子晶体： 在一个平面上具有周期性结构，通常是通过在半导体基底上刻蚀出周期性的孔洞阵列或柱状阵列来实现。这种结构可以有效地控制光在平面内的传播。 三维光子晶体： 在空间三个维度上都具有周期性结构。构建三维光子晶体是更具挑战性的任务，但其在控制光方面的能力也最为全面。 制造这些微观结构的挑战在于其尺寸与光的波长（通常在几百纳米到几微米）相匹配。科学家们利用了诸如电子束光刻、聚焦离子束刻蚀、自组装等先进的纳米制造技术，来实现对这些纳米结构的精确控制。 光子晶体的无限应用：赋能未来科技 正是由于光子晶体卓越的光控制能力，使得它们在众多高科技领域具有巨大的应用潜力，有望彻底改变我们的生活： 通信领域： 光子晶体可以制造出高效的光波导，将光信号精准地引导到所需位置，大大提高光纤通信的效率和带宽。未来的光通信网络，将如同拥有无数条精密的光路，实现超高速、超大容量的数据传输。 激光器技术： 利用光子晶体的“光学腔”效应，可以制造出更小、更稳定、能量转换效率更高的微型激光器。这些微型激光器可以集成到各种电子设备中，例如智能手机的传感器、医疗诊断设备等。 光学滤波器与传感器： 光子晶体可以设计成能够精确选择特定波长光的高性能光学滤波器，在光谱分析、医学成像等领域发挥重要作用。同时，它们对环境变化（如温度、折射率变化）的敏感性，也使其成为制造高精度光学传感器的理想材料。 显示技术： 未来，光子晶体有望用于制造更节能、色彩更饱和的显示屏，甚至能够实现动态颜色变化。 光伏发电： 通过调控光在光伏电池中的吸收，光子晶体可以提高太阳能电池的光电转换效率，推动清洁能源的发展。 生物医学： 光子晶体在生物传感、药物输送以及细胞成像等领域也展现出巨大的潜力。例如，可以将其用于检测特定的生物标志物，或用于引导药物精准到达病灶部位。 隐身材料： 理论上，通过精确设计光子晶体的光学响应，可以制造出能够“弯曲”光线，使物体隐形的隐身斗篷。 展望未来：挑战与机遇并存 尽管光子晶体技术发展迅速，但也面临着一些挑战。例如，如何大规模、低成本地制造高质量的三维光子晶体，如何提高其在实际应用中的稳定性与鲁棒性，以及如何进一步优化其光学性能，都是当前研究的重点。 然而，随着纳米制造技术的不断进步和我们对光物理理解的日益深入，这些挑战正被一一克服。光子晶体，这一由人类智慧与自然灵感共同孕育的微观奇迹，正在以其独特的光学控制能力，为我们描绘着一个更加精彩、更加智能的未来。它将不仅仅是科学家的研究对象，更将成为未来科技发展不可或缺的基石。

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这本《光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟)》的出现，简直是为我这类对前沿科技充满好奇，但又缺乏专业背景的读者量身定做的！书名里“从蝴蝶翅膀”这个比喻就立刻拉近了距离，让人觉得不再是枯燥的学术理论。我脑海中立刻浮现出那些在阳光下闪烁着金属光泽的蝴蝶翅膀，那种自然界鬼斧神工的造物，总是让我惊叹不已。这本书让我看到了将如此美丽的自然现象转化为尖端科学技术的可能，特别是“奈米光子学”这个词，听起来就充满了未来感。我非常想了解，科学家们是如何从观察自然的启发中，发展出能够精确控制光线、甚至可能制造出新型光学器件的技术的。我想这本书的讲解方式应该非常接地气，会用通俗易懂的语言，配合大量的图示，将光子的行为、光子晶体的结构特点、以及它们在各个领域的应用前景娓娓道来。尤其让我期待的是，它会如何描绘从微观的蝴蝶翅膀结构到宏观的奈米光子学技术之间的“桥梁”，那种跨越尺度的科学思维转换，往往是激发灵感的关键。

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哇，收到这本《光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟)》真的太惊喜了！我之前对光子晶体只停留在一些科普文章里朦胧的概念，知道它们能模仿自然界的色彩，比如蝴蝶翅膀那种炫目的 iridescent 效果。这本书的名字就点明了这一点，让我觉得它肯定能从最直观、最容易理解的例子入手，循序渐进地讲解这个复杂的概念。我尤其期待它能深入分析蝴蝶翅膀上的微观结构是如何通过光子的干涉和衍射来产生如此丰富多彩的颜色，甚至超越颜料的原理。我想这本书应该会提供大量的图片和示意图，帮助我这个非专业人士也能清晰地“看懂”光子晶体的结构和发色机制。而且，附带的光碟听起来像是宝藏，我很好奇里面会有什么更深入的动画演示、实验模拟，甚至是相关的软件工具吗？如果是的话，那这本书的价值可就大大提升了，简直是一个小型实验室搬回家！我对那些将自然界的奇妙现象与前沿科学技术联系起来的解读方式非常着迷，这本书显然就抓住了这个点，把原本遥不可及的奈米光子学变得触手可及，这本身就充满了吸引力，让我迫不及待地想翻开它，一探究竟。

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收到《光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟)》这本书，我简直是迫不及待想深入探索一番。书名本身就充满了“奇幻”的色彩——从我们生活中常见的蝴蝶翅膀，到一个听起来无比高深的“奈米光子学”领域。这让我产生了一种强烈的预感，这本书不会是那种让人望而却步的枯燥教材，而是会以一种非常有趣、引人入胜的方式，揭示自然界中蕴含的科学奥秘。我一直对那些能够模仿自然界光学现象的科技非常着迷，比如人造彩虹、变色材料等等，而蝴蝶翅膀无疑是其中最经典的例子之一。我非常想知道，这本书会如何详细地解释蝴蝶翅膀产生色彩的原理，是不是真的与某种特殊的微观结构有关？又是如何将这种原理应用到“光子晶体”的设计和制造上的？更让我期待的是“奈米光子学”这个词，它预示着这是一门与光息息相关的、处于科技前沿的学科，我很好奇它在通信、信息处理、甚至医疗领域会有哪些令人惊叹的应用。附带的光碟，感觉会是这本书的“点睛之笔”，可能包含一些精彩的视觉化内容，让我能更直观地理解那些抽象的光学概念。

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这本书《光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟)》的题目让我眼前一亮，总觉得它将是连接“美学”与“科学”的一座桥梁。我一直觉得，自然界中的很多色彩，比如蝴蝶翅膀那种变幻莫测、闪耀着金属光泽的美丽，其背后一定隐藏着某种精巧的物理机制，而绝非简单的染料所能比拟。书名中的“光子晶体”和“奈米光子学”这两个词，就立刻将这种自然之美与人类尖端科技联系起来，让我好奇心爆棚。我非常想知道，科学家们是如何从对自然界的细致观察中，提炼出“光子晶体”这一概念的？它到底是一种怎样的结构？又如何能够像 prisma 一样，分解、折射、反射光线，从而产生如此令人惊叹的色彩效果？更重要的是，我想了解这种技术是如何从实验室走向实际应用，例如在显示技术、通信、传感等领域，它又会带来怎样的革新。附带的光碟，我猜测里面或许有直观的动画演示，能够将那些抽象的物理过程形象化，这对我来说会是极大的帮助。

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说实话，当我看到《光子晶體－從蝴蝶翅膀到奈米光子學(附光碟)》这本书名时，第一反应是：“哇，这是要把物理学讲成童话吗？” 蝴蝶翅膀的色彩，我一直觉得是颜料的作用，但如果书中解释了它其实是物理原理，那就太令人着迷了！我一直对那些看似普通却蕴含着深刻科学道理的自然现象很感兴趣，比如孔雀羽毛的斑斓、某些甲壳类动物的金属光泽，而蝴蝶翅膀的炫彩绝对是其中的佼佼者。这本书的名字直接点明了将这种自然之美与“光子晶体”和“奈米光子学”这些高科技词汇联系起来，这简直是一种“魔法”的启示。我特别期待书中能够清晰地阐释，这种“魔法”背后的科学原理是什么？是如何通过调整物质的微观结构来操控光的传播，从而创造出绚丽的色彩，甚至发展出具有特殊光学性能的材料。附带的光碟更是勾起了我的好奇心，不知道里面会包含哪些引人入胜的视频、互动模拟，还是能帮助我更好地理解那些抽象的光学概念？

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