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出版者:

作者:蔡少华

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:2004-3

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787306022455

丛书系列:

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《现代光学基础与应用》 书籍简介 《现代光学基础与应用》是一本全面深入探讨当代光学领域理论基础、前沿技术及其广泛应用的专业教材与参考书。本书旨在为物理学、电子信息工程、材料科学、生物医学工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及光学研究人员提供一个清晰、严谨且与时俱进的知识框架。全书内容覆盖了从经典光学的基本原理到量子光学、非线性光学等现代光学的核心议题，并重点介绍了激光技术、光通信、光电子学等关键应用领域的前沿进展。 本书的编写遵循“理论深度与应用广度并重”的原则，力求在概念的清晰阐述与数学推导的严密性之间找到最佳平衡点。我们深知，要真正掌握光学这门学科，必须理解其背后的物理图像和数学描述。因此，书中对麦克斯韦方程组在介质中的应用、波动光学中的衍射理论、偏振态的精确描述等基础内容进行了详尽的论述，确保读者能够建立起坚实的理论基石。 第一部分：经典光学与电磁波理论 本书开篇从电磁波理论的宏观描述——麦克斯韦方程组出发，系统地回顾了光作为一种电磁波的基本性质。我们详细分析了光在均匀、各向异性介质中的传播特性，包括波的反射、折射定律的严格推导，以及菲涅耳公式在不同界面条件下的应用。 在几何光学部分，本书不仅重述了基础的光路追迹和成像原理，更着重探讨了现代光学仪器设计中涉及的像差理论，如球差、色差、像散等的物理成因及校正方法。这部分内容为后续讨论复杂光学系统打下了坚实的基础。 波动光学是本书的核心基础之一。我们深入探讨了光的干涉现象，从杨氏双缝干涉的经典实验到迈克尔逊干涉仪的高精度测量应用。衍射理论部分，本书详述了惠更斯-菲涅耳原理、夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射，并结合傅里叶光学理论，展示了如何利用透镜进行傅里叶变换，为全息术和光学信息处理奠定数学工具。 第二部分：光的偏振态与角动量 偏振是光的重要特性，尤其在材料科学和生物成像中扮演关键角色。本书对光的偏振态进行了细致的分类和描述，包括线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。史托克斯参量和琼斯矩阵被系统引入，作为分析复杂偏振态的标准工具。特别地，书中加入了关于光的轨道角动量（OAM）和自旋角动量（SAM）的最新研究进展，探讨了拓扑光束（如涡旋光束）的产生、操控及其在高速信息传输中的潜力。 第三部分：激光原理与非线性光学 激光是现代科技的标志性成就。在激光原理部分，本书详细阐述了受激辐射的基本概念、光与物质相互作用的半经典理论。我们深入分析了激光器的基本组成（增益介质、谐振腔、泵浦源）和工作模式，包括连续波（CW）和脉冲激光的产生机制。Q开关和锁模技术被作为重点内容进行讲解，特别是锁模技术在超快科学中的应用，如飞秒激光的产生与测量。 非线性光学是连接经典光学与量子力学的桥梁。本书系统地介绍了光与物质相互作用的非线性效应，如二次谐波产生（SHG）、倍频、和频产生（SFG）、参量过程（OPA/OPO）以及自相位调制（SPM）。书中不仅给出了描述这些现象的二级和三级极化率公式，还讨论了相位匹配的重要性及其在高效频率转换中的工程实现。 第四部分：量子光学导论 为了理解光与物质相互作用的微观本质，本书提供了一章清晰的量子光学导论。内容涵盖了普朗克黑体辐射定律的量子解释、光子的概念。我们引入了量子力学中描述光场的量子化方法，包括光场的基本能级、光子的产生与湮灭算符，并简要介绍了光子测量中的基础概念，如光子统计和量子噪声。 第五部分：现代光学应用前沿 本书的后半部分聚焦于将光学原理转化为实际技术的应用领域： 1. 光电子学与光通信： 讨论了半导体光电器件的工作原理，如LED、光电探测器（APD、PIN二极管）和光调制器。在光通信部分，深入分析了光纤的传输特性（损耗、色散），以及现代高速光纤通信系统中信号的调制、解调与补偿技术。 2. 光学成像与传感： 涵盖了相干成像技术（如数字全息显微术）、高分辨率成像（如受激发射限制显微镜STED），以及光学传感器的基本原理，特别是干涉测量技术在精密位移和形貌测量中的应用。 3. 生物医学光学： 介绍了光在生物组织中的散射和吸收特性，以及常用的生物成像技术，如共聚焦显微镜和光学相干断层扫描（OCT），强调了这些技术如何服务于无创诊断和活体成像。 《现代光学基础与应用》的特点在于其内容的严谨性和前瞻性。书中配备了大量经过精心设计的例题和习题，旨在巩固读者的理解并训练其解决实际问题的能力。此外，每章末尾附有“延伸阅读”推荐，引导读者进一步探索特定子领域的深入研究。本书的目标是使读者不仅能够熟练运用经典光学工具，还能理解并参与到当前最活跃的光学研究方向中去。

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从装帧质量上来看，这本书无疑属于精品级别的出版物。书脊的装订非常结实，即便是频繁翻阅查找特定内容，也不会出现松散或掉页的担忧。纸张的颜色处理得恰到好处，既保证了墨水的清晰度，又减少了反光，非常适合长时间在台灯下进行深度学习。更值得称赞的是，全书的字体选择和行距控制都体现了对读者舒适度的极致追求。在需要引用大量化学式和符号的地方，排版依然保持了清晰可辨的布局，没有出现符号重叠或挤压的现象，这在很多理工类书籍中是一个常见的槽点，但在这本教材中完全没有出现。这种对细节的执着，反映出出版方和作者对读者体验的尊重，拿到手里就能感受到它作为一本长期学习工具的耐用性和可靠性。

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说实话，我是一个对化学公式和抽象概念容易感到头疼的人，但这本书似乎专门为我这样的“视觉学习者”准备的。它的文字叙述风格非常具有画面感。当描述到分子结构或晶格堆积时，脑海中立刻就能浮现出清晰的立体图像，丝毫没有那种晦涩难懂的感觉。作者的语言功底深厚，用词精确，同时又保持了一种极佳的流畅性，读起来赏心悦目。最让我赞叹的是，它对一些高阶概念的处理方式，非常巧妙地将复杂的数学模型转化成了更容易理解的物理图像。比如在讲解量子化学基础时，它引入了一些非常形象的比喻，使得那些原本高不可攀的理论一下子变得触手可及。这种将严谨的科学与优美的表达完美融合的能力，真的非常难得，让我在享受阅读乐趣的同时，不知不觉就吸收了大量知识。

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这本书的价值不仅体现在知识点的覆盖面上，更在于它提供了一种系统的思维框架。它不仅仅是一本“知识点集合”，更像是一份“化学家思考指南”。我发现自己在使用这本书的方法论来分析其他领域的问题时，也变得更有条理了。作者在编排内容时，非常注重知识点之间的内在联系和层级关系，让人能清晰地看到一个知识点是如何从更基础的原理中生长出来的。这种自上而下的逻辑梳理，极大地帮助我构建了稳固的知识网络，而不是零散的记忆碎片。每一次翻阅，都能发现新的联系点，这种“豁然开朗”的感觉，是很多其他教材无法给予的。它教会我如何构建假设、如何进行严密的逻辑推理，这对于任何理工科学习者来说，都是一笔宝贵的精神财富。

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我一直觉得，一本好的教材，关键在于它能否真正激发读者的好奇心，而不是仅仅提供标准答案。这本书在这方面做得相当出色。它没有采用那种填鸭式的教育方法，而是通过一系列精心设计的问题和引导性的叙述，鼓励读者主动思考。阅读过程中，我经常会停下来，思考作者提出的每一个论点背后的深层含义。书里那些对实验现象的描述，细致入微，简直像亲眼目睹了一场精彩的化学反应。作者似乎非常擅长捕捉那些容易被教科书忽略的“灰色地带”——那些看似简单却内含玄机的细节。例如，在讨论热力学平衡时，它没有直接给出结论，而是通过对不同条件变化的趋势分析，引导读者自己推导出最合理的解释。这种互动式的阅读体验，远胜过死记硬背。它教会我的不仅仅是“是什么”，更重要的是“为什么会这样”，这才是真正的学习精髓所在。

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这套书的排版真是让人眼前一亮，细节处理得非常到位。封面设计简洁大气，内页的纸张质感也挺好，长时间阅读眼睛也不会觉得累。每一章节的结构划分清晰，逻辑性很强，作者似乎花了不少心思去构建知识体系。比如，在讲解基础概念时，往往会穿插一些历史背景或者实际应用的小故事，一下子就把原本枯燥的理论变得生动起来，让人读起来更有代入感。而且，章节之间的过渡自然流畅，不是那种硬邦邦的知识点堆砌，而是有内在的联系和递进关系，仿佛在引导读者一步步深入探索。书中的插图和图表也特别用心，不仅仅是简单地展示公式或结构，还能用可视化的方式解释复杂的化学过程，极大地降低了理解门槛。我特别喜欢它在讨论某一特定反应时，会给出多种不同的视角和解释方法，兼顾了初学者的直观理解和进阶学习者的深入探究需求。整体来说，从拿到书的那一刻起，就能感受到一种严谨又不失温度的学术气息。

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