Theoretical Optics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Römer, Hartmann

出品人:

页数:388

译者:

出版时间:2009-4

价格:1832.00元

装帧:

isbn号码:9783527407767

丛书系列:

图书标签:

光学
理论物理
电磁学
波动光学
量子光学
光学工程
物理学
光
衍射
干涉

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具体描述

Filling the gap between optics textbooks for students and scientific literature in optics, this revised and enlarged second edition provides a solid yet concise introduction to the topic. Starting from basic electrodynamics, it comprises nonlinear optics and light-matter interaction, as well as modern topics in quantum optics, including entanglement, cryptography, and quantum computation.

With over thirty years of experience in research and teaching theoretical optics, the author goes way beyond the scope of traditional lectures, enabling readers to keep up with the current state of knowledge. Both in terms of content and presentation, this is essential reading for graduate and PhD students and a valuable reference for researchers.

《理论光学》是一部对光学领域进行深入探讨的学术著作。本书旨在为读者构建一个关于光本质、传播、相互作用以及其在现代科学和技术中应用的全景式理解。本书的内容涵盖了从光学最基础的原理出发，逐步深入到更为复杂和前沿的议题，力求在严谨的理论框架下，展现光学现象的多样性与深刻性。本书的开篇，将引导读者回顾光的基本概念。我们将从古希腊时期对光的早期猜想出发，一路梳理到牛顿的微粒说和惠更斯的光波说。接着，我们将详细阐述电磁波理论如何统一了这两个看似对立的观点，为我们理解光的波动性和粒子性奠定坚实的理论基础。在这一部分，我们会详细介绍麦克斯韦方程组，并分析它在解释光的传播特性方面的革命性意义。同时，本书也将引入光的干涉和衍射现象，通过对杨氏双缝干涉实验、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的深入分析，揭示光的波动性在宏观世界中的具体体现。我们将探讨相干性、光的偏振，以及这些现象的定量描述和实验验证。随着理论的深入，本书将进一步探讨光与物质的相互作用。这部分内容将涉及光的吸收、反射和折射的机制，以及不同介质中光速的变化。我们会详细讨论斯涅尔定律，并分析全反射现象在光纤通信等技术中的关键作用。此外，光的色散现象也将被详细阐述，解释白光是如何通过棱镜分解成不同颜色的光谱，以及这种现象与介质折射率随波长变化的复杂关系。本书还将深入探讨光在金属、介电体等不同物质中的行为，包括光的吸收光谱、反射率曲线，以及这些光学性质如何反映物质的微观结构和电子特性。进入粒子光学部分，我们将聚焦于光子的概念。基于普朗克量子假说和爱因斯坦的光电效应解释，本书将系统性地介绍光子的能量和动量，以及黑体辐射和康普顿散射等现象如何有力地证明了光的粒子性。我们会详细推导光子的能量公式 E=hν，并分析其在光谱学、量子计算等领域的应用前景。同时，本书也将探讨光子晶体等结构如何通过对光的量子效应的巧妙调控，实现前所未有的光学功能。为了更全面地理解光的传播，本书还将深入探讨几何光学和物理光学之间的联系。在几何光学层面，我们将介绍光的直线传播、反射和折射定律，以及由此衍生的成像原理，包括透镜、镜子的成像公式和放大率计算。本书将详细分析各种光学仪器，如望远镜、显微镜、相机等的设计原理，以及其在科学观测和日常生活中的重要作用。在物理光学层面，我们将重新审视光的干涉和衍射，并将其置于更为宏观的波动理论框架下进行讨论。我们会引入惠更斯-菲涅尔原理，并分析它在解释复杂衍射图样方面的普适性。本书的另一重要组成部分是关于光的现代应用。我们将详细介绍激光的产生原理、特性及其在工业、医疗、科研等领域的广泛应用，包括激光焊接、激光切割、激光手术、光存储以及激光雷达等。此外，本书还将深入探讨全息术，解释其记录和再现三维图像的物理原理，以及其在防伪、艺术和信息存储等方面的潜在价值。对非线性光学现象的探讨也是本书的亮点，我们将介绍光在强光场作用下表现出的非线性效应，如二次谐波产生、光学参量放大等，并分析其在光通信、光计算和新材料制备等前沿领域的应用。为了便于读者理解，本书将结合大量的图示和实例。每一个理论概念的提出，都会伴随着清晰的数学推导和直观的图形解释。同时，本书也将引用大量经典的光学实验，详细介绍实验的装置、过程、数据分析以及结论，帮助读者将理论知识与实践经验相结合。本书的最后一章将展望光学研究的未来发展方向。我们将探讨量子光学、光子学、超材料光学以及生物光学等新兴领域。量子光学将深入研究光的量子特性，例如量子纠缠、量子测量以及量子信息处理等，为实现革命性的计算和通信技术奠定基础。光子学将关注如何操纵光子，实现更高效、更快速的光信息传输和处理。超材料光学将介绍人工设计的具有奇异光学性质的材料，它们能够实现负折射、隐身等经典物理难以企及的功能。生物光学则将探索光在生物体内的作用机制，以及如何利用光学手段来诊断和治疗疾病。总而言之，《理论光学》是一部内容丰富、结构严谨、论述深入的光学专著。它不仅为光学专业的学生提供了坚实的理论基础，也为对光的世界充满好奇的科研人员和爱好者提供了宝贵的参考。本书致力于将复杂的物理概念以清晰易懂的方式呈现，并突出光学在现代科技和社会发展中的核心地位。通过阅读本书，读者将能够深刻理解光的本质，掌握分析和解决光学问题的能力，并对光学未来的发展趋势有一个前瞻性的认识。