Astronomical Optics and Elasticity Theory pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Lemaitre, G. Rard Ren

出品人:

页数:596

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9783540689041

丛书系列:

图书标签:

天文学
光学
弹性理论
物理学
工程学
科学计算
数学物理
结构力学
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具体描述

Astronomical Optics and Elasticity Theory provides a very thorough and comprehensive account of what is known in this field. After an extensive introduction to optics and elasticity, the book discusses variable curvature and multimode deformable mirrors, as well as, in depth, active optics, its theory and applications. Further, optical design utilizing the Schmidt concept and various types of Schmidt correctors, as well as the elasticity theory of thin plates and shells are elaborated upon. Several active optics methods are developed for obtaining aberration corrected diffraction gratings. Further, a weakly conical shell theory of elasticity is elaborated for the aspherization of grazing incidence telescope mirrors. The very didactic and fairly easy-to-read presentation of the topic will enable PhD students and young researchers to actively participate in challenging astronomical optics and instrumentation projects.

宇宙的无形之手：光与物质在星辰间的对话当夜幕低垂，亿万星辰如碎钻般点缀着深邃的黑色天鹅绒，我们仰望星空，看到的不仅仅是遥远的光点，更是宇宙宏伟篇章的序曲。而隐藏在这壮丽景象背后，是两股强大却常常被我们忽视的力量——光的波动与物质的弹性。本书并非详述天文望远镜的设计原理，也非剖析天体结构，而是深入探索一个更为本质的层面：光如何在穿越浩渺宇宙的过程中，与构成星辰、星云乃至我们自身存在的物质产生微妙而深刻的互动，以及物质本身所蕴含的弹性特质如何影响着这一切。我们将目光从地面拉升，越过大气层的扰动，聚焦于宇宙深处。在那里，恒星的光芒以惊人的能量穿越真空，携带了关于其诞生、演化甚至死亡的宝贵信息。然而，这种传递并非一路坦途。当光线穿过弥漫的星际尘埃和气体云时，会发生一系列复杂的光学现象。这些尘埃颗粒，虽然微小，却能散射和吸收星光，导致我们观测到的星体亮度衰减，颜色偏移，甚至形成令人着迷的暗星云。这种“星际消光”效应，正是光与物质之间最直接的“碰撞”。我们不仅会研究这些光学过程的物理机制，例如米氏散射、瑞利散射，以及不同波长光被吸收的特性，还将探讨它们如何塑造我们对宇宙的感知。例如，为何某些星云呈现出鲜艳的色彩？这并非源于其本身的发光，而是周围恒星发出的紫外线激发了气体原子，使其发出特定波长的可见光。这种荧光现象，是光与物质在能量交换作用下的生动体现。更进一步，当光线穿过密度不均的介质时，会发生折射。在宇宙尺度上，这意味着即使是真空，也并非绝对均匀。暗物质和暗能量的存在，虽然我们无法直接观测到它们的光，但它们对时空结构的影响，会以引力透镜效应的方式显现出来。光线在经过这些“不可见”的质量聚集区域时，会发生弯曲，仿佛被一股无形的力量牵引。这使得远方星体的影像被扭曲、放大，甚至出现多个虚像。这种引力透镜效应，不仅为我们提供了探测暗物质分布的有力工具，也揭示了光线在宇宙中最宏观层面的行为轨迹。我们将深入分析引力透镜的几何光学原理，以及它在揭示宇宙大尺度结构和物质分布方面的关键作用。然而，光的互动远不止于散射和折射。当光子与物质中的电子发生相互作用时，会产生更复杂的能量转移和再发射过程。例如，恒星内部的高温高压环境，以及星云中不同元素原子的能级结构，都决定了它们吸收和辐射特定波长光的能力。光谱分析正是基于这一原理，通过分析星光的光谱，我们可以推断出天体的化学组成、温度、密度甚至磁场强度。本书将深入探讨各种原子和分子光谱的形成机理，从紫外到红外，再到射电波段，解析这些“宇宙语言”背后的物理信息。我们会关注诸如康普顿散射、多普勒效应等关键物理过程，以及它们在天体物理研究中的应用。除了光本身的行为，物质的弹性特质也在宇宙中扮演着不可或缺的角色。当恒星演化到晚期，可能发生超新星爆发。这是一个极其剧烈且短暂的事件，涉及到物质在极短时间内经历巨大的压力和温度变化。在这种极端条件下，物质的弹性行为——其抵抗变形并恢复原状的能力——将受到严峻的考验。例如，恒星核心的坍缩，是物质在自身引力作用下发生剧烈形变的体现。这种坍缩过程，不仅取决于物质的密度和组成，也与其内部的弹性力学性质息息相关。我们将探讨这些物质在超高密度下的量子力学效应，以及它们如何影响中子星和黑洞的形成。即使在相对平静的宇宙区域，物质的弹性也以更加细腻的方式发挥作用。例如，行星和卫星的形成过程中，岩石和冰质颗粒在引力作用下碰撞、聚集，形成更大的天体。颗粒之间的碰撞并非简单的弹性碰撞，还涉及到塑性变形、粘性摩擦等复杂力学行为。这些相互作用的细节，直接影响着行星胚胎的生长速率和最终的结构。研究这些过程，有助于我们理解行星系统的多样性，以及生命在宇宙中出现的可能性。我们还将触及更广泛的领域，例如宇宙微波背景辐射（CMB）的分析。CMB是宇宙大爆炸的“余晖”，其中蕴含着早期宇宙物质分布的微小波动。这些波动在传播过程中，会受到后期宇宙中结构形成的影响，包括暗物质的引力作用以及物质的弹性力学响应。对CMB温度和偏振模式的精确测量，不仅能揭示宇宙的年龄、成分和几何结构，也能为我们理解早期宇宙物质的性质提供线索。本书的重点并非计算特定星体的光谱参数，或绘制三维物质形变图。相反，它旨在建立一个更宏观的视角，理解光与物质的内在联系，以及物质弹性作为一种基本物理属性，如何贯穿于从微观粒子到宏观天体，再到整个宇宙演化的各个环节。我们将探索，当光跨越时空的鸿沟，与宇宙中的万物发生作用时，其携带的信息如何被“读取”；而当物质面对宇宙的巨大力量时，其内在的弹性如何塑造其形态与命运。这不仅仅是一本关于光学或弹性力学的书，它是一次跨越学科界限的探索，一次对宇宙深层运作机制的思考。通过解析光与物质在极端条件下的互动，以及物质弹性在宇宙进程中的作用，我们希望能揭示出隐藏在星辰大海之下，那双塑造一切的无形之手。它让我们有机会以一种全新的方式理解我们所处的宇宙，理解光是如何成为我们探索宇宙的眼睛，而物质的弹性则是构成宇宙的基石。最终，我们将看到，光与物质并非孤立存在，而是相互依存，共同谱写着宇宙这部波澜壮阔的史诗。