Applied Optics Using Mathematica pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ovryn, Ben

出品人:

页数:724

译者:

出版时间:2013-2

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780471414346

丛书系列:

图书标签:

• Mathematica
• 光学
• 应用光学
• 计算光学
• 光线追迹
• 衍射
• 干涉
• 偏振
• 傅里叶光学
• 光学设计

《光学原理与实践：利用Mathematica探索光的世界》 光学，作为一门研究光传播、相互作用以及光与物质关系的物理学分支，贯穿于我们日常生活和科学技术的方方面面。从简单的透镜成像到复杂的激光技术，从手机屏幕的显示原理到天文望远镜的观测能力，光学无处不在。理解和掌握光学的基本原理，是深入认识世界、推动科技进步的关键。 本书旨在为读者提供一个系统而深入的光学学习体验，特别关注如何借助强大的数学计算和可视化工具——Mathematica，来理解和解决光学领域的实际问题。我们相信，理论知识与实践操作相结合的学习方式，能够极大地提升学习效率和深度。 核心内容概览： 本书将从光学的基础概念入手，逐步深入到更复杂的光学现象和应用。我们的讲解将力求清晰易懂，同时紧密结合Mathematica的强大功能，使读者能够亲手模拟、计算和可视化各种光学现象。 1. 几何光学基础： 光的直线传播与反射： 我们将从光的直线传播原理开始，探讨平面镜和球面镜的成像规律。您将学习如何使用Mathematica模拟不同形状镜面的反射效果，计算成像位置和放大率，并直观地观察像的形成过程。 光的折射与全反射： 接着，我们将深入研究光的折射定律，特别是斯涅尔定律。通过Mathematica，您将能够模拟光线在不同介质界面上的折射路径，理解棱镜的分光作用，以及学习全反射的原理及其在光纤通信等领域的应用。 透镜成像： 焦点、焦距、物距、像距等概念将在Mathematica的辅助下得到生动的展示。我们将通过绘制光线追迹图，详细分析凸透镜和凹透镜的成像特性，以及组合透镜的成像原理，为理解相机、显微镜等光学仪器打下基础。 光学仪器： 学习基本的望远镜、显微镜的设计原理，并利用Mathematica进行简单的模拟，体会光学元件组合带来的放大效果。 2. 波动光学： 光的干涉： 波动光学是理解更多精细光学现象的关键。我们将从干涉现象入手，介绍杨氏双缝干涉、薄膜干涉等经典实验。在Mathematica中，您将学习如何根据干涉条件计算条纹的分布，并模拟不同厚度或折射率薄膜产生的彩色干涉图样。 光的衍射： 衍射是光波遇到障碍物或孔隙时发生的弯曲现象。我们将详细讲解单缝衍射、夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射。通过Mathematica，您可以模拟衍射图样的形成，理解其与缝宽、波长等参数的关系，以及衍射在光学器件分辨率中的作用。 光的偏振： 偏振是光的另一重要波动特性。我们将探讨线偏振、圆偏振和椭圆偏振的形成和判别，介绍偏振片、偏振器的工作原理，并利用Mathematica演示偏振光的旋转和衰减过程，理解偏振在液晶显示、3D电影等技术中的应用。 3. 高级光学主题与应用： 傅里叶光学： 傅里叶变换在光学中扮演着至关重要的角色，能够将空间域的成像问题转化为频率域的分析。本书将介绍傅里叶光学基本概念，并展示如何使用Mathematica进行傅里叶变换，理解其在图像处理、全息术等领域的强大应用。 激光与光通信： 我们将简要介绍激光器的基本原理，以及光在光纤中传播的特性。您将了解光通信系统的基本构成，并对现代信息传输技术有一个初步的认识。 光学测量与传感： 探索光学在测量和传感技术中的应用，例如干涉测量、光电探测等，展示光学技术如何解决实际工程问题。 为何选择Mathematica？ Mathematica以其强大的符号计算、数值计算、图形可视化和编程能力，成为学习和研究光学的理想工具。通过Mathematica，我们可以： 可视化抽象概念： 将复杂的数学公式和光学模型转化为直观的图形，帮助理解光的传播路径、干涉条纹、衍射图样等。 快速进行参数分析： 轻松改变光学参数，如波长、入射角、透镜焦距等，观察其对光学现象的影响，进行“what-if”式的探索。 实现精确的模拟计算： 避免手算错误，对复杂的光学系统进行精确的建模和仿真。 探索前沿光学问题： 为进一步学习更高级的光学理论和研究提供坚实的工具基础。 本书的编写风格将力求严谨而不失趣味，理论讲解与Mathematica实践代码紧密结合。我们希望通过本书，您不仅能掌握光学知识，更能学会运用强大的计算工具解决科学问题，激发对光学世界的深入探索。无论您是光学专业的学生、光学领域的研究者，还是对光学充满好奇的科技爱好者，本书都将是您探索光之奥秘的得力助手。

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这本书的排版设计真是令人眼前一亮，特别是那些复杂的数学公式和图形展示，清晰得让人赞叹。我原本以为涉及“应用光学”这样的硬核内容，会充斥着晦涩难懂的符号和图表，但作者显然在这方面下了大功夫。他们没有将Mathematica仅仅当作一个计算工具来罗列代码，而是巧妙地将其融入到理论的阐释过程中，使得抽象的光学现象变得直观可感。比如，讲解衍射光栅时，不同参数对图案影响的动态模拟，比书本上的静态公式有效率高出百倍。阅读过程中，我反复暂停下来，亲自敲击键盘，观察结果的实时变化，这种即时反馈机制极大地加深了我对物理原理的理解。不过，对于初学者来说，可能需要一些时间来适应这种基于软件的教学方式，毕竟传统的物理教材可能更侧重于手算推导。总体而言，这本书的视觉呈现和交互性设计，无疑是它的一大亮点，让枯燥的学习过程充满了探索的乐趣。

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我是一位在职工程师，手里拿着这本教材时，最初的期望是能快速找到解决实际工程问题的“即插即用”的方案。这本书在很多实用案例的展示上确实令人满意，比如关于激光束整形和光纤耦合效率的分析，提供的代码示例可以直接拿去修改和套用，省去了大量的初始调试时间。然而，我发现一些更偏向于特定工业标准的优化算法和商业软件接口的讨论略显不足，似乎更侧重于学术研究背景下的模拟。尽管如此，它为我理解基础物理限制和理论边界提供了坚实的基础。它更像是一份高质量的参考指南，帮助我从第一性原理出发，理解为什么现有的工程近似是合理的，或者在什么情况下这些近似会失效。对于希望构建自己仿真平台的工程师而言，这本书提供的底层逻辑框架是无价的。

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如果要用一个词来形容这本书对我的影响，那大概是“彻底重塑”。在我过去接触的教材中，理论与实验（或仿真）往往是割裂的，你需要先学理论，然后自己去寻找合适的软件环境来实现它，中间的桥梁常常是断裂的。而这本书的精妙之处在于，它将“如何思考”与“如何计算”无缝地结合在了一起。它不仅仅展示了光学公式，更展示了在数字计算的框架下，如何构建一个完整的、可验证的物理模型。我特别赞赏它对误差分析和收敛性的讨论，这通常是应用类书籍中容易被忽略的“技术细节”，但恰恰是决定一个仿真结果是否可靠的关键。这本书的深度和广度，使得它在我的专业书架上占据了一个非常重要的位置，是那种需要反复研读、每次都有新发现的典藏级作品。

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这本书在理论深度上做得非常扎实，它没有停留在浮于表面的应用层面，而是深入到了偏微分方程和傅里叶分析在光学问题中的核心应用。我对其中关于光场传播和成像系统畸变校正的章节印象尤为深刻。作者在处理非线性光学效应时，所采用的数值方法详尽而严谨，每一步的逻辑推导都环环相扣，让人感到非常信服。我特别欣赏作者没有回避那些计算量巨大的部分，而是选择展示如何利用Mathematica的高级功能来高效地处理它们，这对于希望从事前沿研究的读者来说，无疑是宝贵的财富。这本书更像是一本进阶的工具手册，它教会的不仅仅是光学知识，更是如何用现代计算工具去解决那些经典物理学中看似无解的复杂问题。读完后，感觉自己的“计算思维”也得到了显著的提升。

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这本书的叙事风格相当独特，它不像传统的教科书那样语气严肃刻板，反而带有一种老教授与学生进行深入交流的亲切感。作者在穿插复杂的数学模型时，总会适时地插入一些历史背景或个人见解，使得阅读体验非常流畅和人性化。例如，在讲解惠更斯-菲涅尔原理时，他不仅仅给出了积分公式，还探讨了不同历史时期物理学家对这一概念的理解演变。这种讲述方式极大地降低了阅读的心理门槛，即使遇到一些自己不太熟悉的数学工具，也能因为叙述的引导而坚持下去。它成功地将一门高度技术性的学科，转化成了一部引人入胜的知识探索之旅。我甚至会把这本书放在手边，作为一种思维方式的启发工具，而不是仅仅作为解决特定问题的字典。

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